一种可提高无线电能传输效率的系统技术方案

本实用新型专利技术涉及电能传输技术领域，尤其是一种可提高无线电能传输效率的系统，包括微处理器、射极跟随器、A/D转换器、精密整流电路、电流整流电路、接收端和若干个发射输出极，微处理器通过射极跟随器连接每个发射输出极，发射输出极分别连接接收端和电流检测电路，电流检测电路通过精密整流电路连接A/D转换器，A/D转换器连接微处理器。本实用新型专利技术有益效果：选用电磁共振原理进行无线电能传输；分析影响无线电能传输效率、传输功率、传输距离的因素，设计多个发射输出级，以微处理器为控制核心，比较各发射输出级供电电流的大小，从而从某一输出端输出一定频率的脉冲信号，以此控制一个发射输出级单独供电，提高了电源利用率，提高了传输效率。

【技术实现步骤摘要】
一种可提高无线电能传输效率的系统
本技术涉及电能传输
，尤其是一种可提高无线电能传输效率的系统。
技术介绍
目前，台灯、手机、笔记本电脑等电子设备进行用电或充电，主要采用的是一端连接交流电源，另一端连接电子设备或电子设备充电电池的传统方式。随着用电设备的增加，电线和插座也随之大量制造和使用，造成大量物质和能源的消耗，导致环境污染；频繁的插拔很容易损坏接头，也可能带来触电的危险；同时你在进行家居装修或建筑设计的时候，总是要给线缆预留位置，影响美观和环保。由于市场的迫切需求，随着硅技术、电子技术、控制技术的突飞猛进，越来越多的学者涉足无线电能传输技术的研究，也取得了不少成果，如现有技术中的“无尾电视”，市面上的各种无线充电器等。但通过调研，目前无线电能传输设备的传输效率、传输功率、传输距离有待进一步提高。无线电能传输是一种无需任何物理上的连接，便可以将电能无接触地传输给负载的电能传输方式。从目前来看，电力无线传输技术主要有四种：电磁感应型、电波接受型、光电耦合型和磁场共振型。电磁感应型是利用电流通过线圈产生磁力实现近程无线供电，要求有高磁导率的磁芯作为介质，否则磁力线会严重发散到空气中，导致传递效率下降，特别在两个线圈远离的时候，下降的非常厉害；在异物侵入时会出现发热、电磁波及高频波等问题。光电耦合型是把电能转化为光能，通过光将能量传递到目的地再转化为电能，这种无线供电技术比较直观，而且光电转换技术也相对应用广泛，但是光的传递路径具有缺陷，就是传递路径中不能有障碍物，对人和动物特别是眼睛的影响也较大，所以这种技术也是有很大的应用缺陷。电波接受型是将电能转换成电波进行无线供电，电波的无线供电具有很好的穿透性，传输距离远且受障碍物影响较小，在金属表面反射等特点，但电波接受型传输功率只能在几毫瓦至一百毫瓦之间，并且可能会对环境产生较大的影响，特别是对人和动物的影响。电磁共振型是将发送端和接收端的线圈调校成一个磁共振系统，如图1所示，其中D表示收发线圈之间的距离，M表示收发线圈之间的互感系数，其模型如谐振振耦合模型表示为：，只有当ZS＝RS,且有ZD＝RD+RW时，LS与LD线圈会同时发生自谐振，此时的电能传输效率η是最高的，表达式为：当发射端通电时，它并不会向外发射电磁波，而只是在周围形成一个非辐射的磁场，这个磁场用来和接收端联络，激发接收端的共振。共振是一种非常高效的传输能量方式，并且根据共振的特性，能量传输都是在这样一个共振系统内部进行，对这个共振系统之外的物体不会产生什么影响。电磁共振型不仅支持发射线圈与接收线圈水平方向的错位，也不会象电磁感应式那样，在异物侵入时会出现发热、电磁波及高频波等问题，而且与电磁感应方式不同，共振方式不使用铁氧体及利兹线圈，因此可降低产品的重量及成本。电磁共振型无线电能传输的距离也较电磁感应型远，根据以上分析，目前没有更先进的方案下，采用电磁共振进行无线电能传输是一种最佳选择。电磁共振型无线电能传输中，初、次级线圈耦合系数对传输效率影响很大，初、次级的耦合系数与铁芯材料、线圈的绕法(线径、匝数、位置)以及气隙的大小有关。磁芯材料的选取原则是：①高的磁导率，在一定的磁场强度H下，磁感应强度B的大小取决于磁导率μ的大小(B＝μH)；②要有很小的矫顽力Hc和剩余磁感应强度Br，材料的矫顽力越小，就表示磁化和退磁容易，磁滞回线狭窄，在交变磁场中磁滞损耗就越小；③电阻率要高，在交变的磁场中工作的磁芯具有涡流损耗，电阻率高涡流损耗小；④具有高的饱和磁感应强度Bs，饱和磁感应强度高，相同的磁通需要较小的磁芯截面积，磁性元件的体积小。通过实验验证，为了避免涡流损失，提高谐振频率稳定度与耦合效率，线圈的骨架用高频磁鼓架等非铁氧体材料，骨架的内径为66mm，用36股Φ0.1mm的漆包线蛛网式绕法绕11匝，初次级间的气隙越小越好。并且通过实验发现，矩形线圈是稳定耦合的较有效的结构。在无线电能传输技术中，发射输出级对电能传输的功率和效率起着至关重要的作用，先通过实验测试如图2所示发射输出级电路。发射部分的C2和接收部分的C5都用4700PF的电容，使两个谐振回路谐振在同一频率上，根据电磁共振原理进行无线电能传输。ICBT管原则上不消耗激励功率[，为了减小输出级的损耗，输出级用IGBT管。按图2搭好电路后接通电源，从输入端输入一512KHZ、5V的矩形波，将接收线圈LD靠近LS几乎没有什么反应，只有切断SW，断开负载电阻R3、R4后，LED才刚刚发光，测得UO的电压仅有3V左右，VT1漏极电流为100mA,效率为：从电压波形来看，失真是相当的大，而且波形的幅度很小。首先设法增大栅极的波幅，这比较容易，把输入从5V加大到7V，这时漏极电流也随之增到200mA。接收端加上负载后，U0的电压仅有2V左右，相应的VT1的波形。加上负载后漏极电压波形有了较大改善，栅极电压波形却依然如故。功率和效率上不去的原因究竟何在呢？主要是因为功率管没有工作在开关状态，而导致这种情况的根本原因在于VMOS场效应管的栅极-源极间和漏极-源极间有着很大的极间电容，CGS一般约几百至上千pF，CDS一般约几百pF，而CMOS门电路的输出电流很小，使波形的上升时间和下降时间变大，导致效率下降。因此，对于上述问题有必要提出一种可提高无线电能传输效率的系统。
技术实现思路
本技术目的是克服了现有技术中的不足，提供了一种可提高无线电能传输效率的系统。为了解决上述技术问题，本技术是通过以下技术方案实现：一种可提高无线电能传输效率的系统，包括微处理器、射极跟随器、A/D转换器、精密整流电路、电流整流电路、接收端和若干个发射输出极，所述微处理器通过射极跟随器连接每个发射输出极，所述发射输出极分别连接接收端和电流检测电路，所述电流检测电路通过精密整流电路连接A/D转换器，所述A/D转换器连接微处理器，所述接收端包括接收电路、整流电路和负载，所述接收电路通过整流电路连接负载。优选地，所述发射输出极包括发射输出电路，所述发射输出电路包括发射线圈和接收线圈，所述接收线圈与发射线圈之间无线连接，所述发射线圈的两端连接有第二电容，所述发射线圈的一端分别通过第三电容和第四电容接地。优选地，所述发射线圈的另一端接入VMOS场效应管的漏极，所述VMOS场效应管的源极接地，所述VMOS场效应管的栅极分别接入第五电阻的一端和接入第三三极管的发射极，所述第五电阻的另一端和第三三极管的集电极均接地，所述第三三极管的发射极接入第二三极管的发射极。优选地，所述第三三极管的基极接入第二三极管的基极，所述第二三极管的基极分别连接第一电阻和第一电容，所述第二三极管的集电极分别通过第九电容和第八电容接地。优选地，所述接收线圈的两端连接有第五电容，所述第五电容的两端分别连接桥式二极管的a端和b端，所述桥式二极管的c端和d端之间分别并联第六电容和第七电容。优选地，所述第七电容的两端之间串联有第二电阻和发光二极管，所述第二电阻的一端通过开关分别连接第三电阻和第四电阻的一端是，所述发光二极管的另一端分别连接第三电阻和第四电阻的另一端。优选地，所述桥式二极管由第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管串接组成。本技术有益效果：本技术选用电磁共振原理进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可提高无线电能传输效率的系统，其特征在于：包括微处理器、射极跟随器、A/D转换器、精密整流电路、电流整流电路、接收端和若干个发射输出极，所述微处理器通过射极跟随器连接每个发射输出极，所述发射输出极分别连接接收端和电流检测电路，所述电流检测电路通过精密整流电路连接A/D转换器，所述A/D转换器连接微处理器，所述接收端包括接收电路、整流电路和负载，所述接收电路通过整流电路连接负载。

【技术特征摘要】
1.一种可提高无线电能传输效率的系统，其特征在于：包括微处理器、射极跟随器、A/D转换器、精密整流电路、电流整流电路、接收端和若干个发射输出极，所述微处理器通过射极跟随器连接每个发射输出极，所述发射输出极分别连接接收端和电流检测电路，所述电流检测电路通过精密整流电路连接A/D转换器，所述A/D转换器连接微处理器，所述接收端包括接收电路、整流电路和负载，所述接收电路通过整流电路连接负载。2.如权利要求1所述的一种可提高无线电能传输效率的系统，其特征在于：所述发射输出极包括发射输出电路，所述发射输出电路包括发射线圈和接收线圈，所述接收线圈与发射线圈之间无线连接，所述发射线圈的两端连接有第二电容，所述发射线圈的一端分别通过第三电容和第四电容接地。3.如权利要求2所述的一种可提高无线电能传输效率的系统，其特征在于：所述发射线圈的另一端接入VMOS场效应管的漏极，所述VMOS场效应管的源极接地，所述VMOS场效应管的栅极分别接入第五电阻的一端和接入第三三极管的发射极，所述第五电阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘理云，
申请(专利权)人：刘理云，
类型：新型
国别省市：广东,44