谐振跟踪式非接触多路供电装置及供电方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种谐振跟踪式非接触多路供电装置及供电方法，开关电源电路输出端连接至MOS半桥电路组，MOS半桥电路组由多个开关可控的MOS半桥逆变电路并联构成；每组MOS半桥逆变电路连接一条电能发射回路，每条电能发射回路分别由谐振电容、电能发射线圈串联形成谐振回路，所有电能发射回路耦合同一个电能接收线圈；供电装置还包括频率调谐回路、电压调节电路和功率容量调节电路，分别进行激励频率自动调节、激励电压自动调节、功率容量控制调节。本发明专利技术供电装置在耦合参数发生改变时能够自动地跟踪最佳谐振频率点，根据负载变化需求自动调节激励电压，克服单组逆变功率限制，根据功率需求调节并行回路数，提高传输效率，降低能耗。

Resonant tracking type contactless multi-channel power supply device and power supply method

【技术实现步骤摘要】
谐振跟踪式非接触多路供电装置及供电方法
本专利技术属于电源/电力电子
，涉及一种谐振跟踪式非接触多路供电装置及供电方法。
技术介绍
非接触式供电作为一种新型的能量传输形式，具有无触点、无磨损、无火花、可全密封、防水隔爆等特性，正在逐步地应用于旋转部件、机器关节、防水设备、厨房/浴室电器、移动/便携设备和矿下设备等领域。现有的非接触式供电一般利用磁性材料与线圈构成松耦合变压器作为能量传输通道,将激励电压施加在初级线圈，在空间激励出交变磁场，将磁场作为能量载体跨越空气间隙后从次级线圈耦合感应出电能给设备供电。现有的提供激励的方式主要有以下两类：直接激励方式：将激励电压直接加在初级线圈上，由于松耦合变压器的耦合系数较低，只有部分磁力线耦合至次级，因此采用直接激励进行传输效率较低，且电能传输距离很近，应用范围较窄，仅用于低成本、小功率供电的场合，如电动牙刷等消费类产品。LC谐振激励方式：将初级线圈与电容构成谐振回路，按照谐振回路的连接关系又分为串联谐振和并联谐振两种类型，这两种类型的谐振方式均是将激励源施加在谐振回路上，当本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种谐振跟踪式非接触多路供电装置，其特征在于，开关电源电路（102）输出端连接至MOS半桥电路组（103），构成大功率激励源，其中MOS半桥电路组（103）由多个开关可控的MOS半桥逆变电路并联构成；每组MOS半桥逆变电路连接一条电能发射回路（104），每条电能发射回路（104）分别由谐振电容、电能发射线圈（401）串联形成谐振回路，所有电能发射回路（104）通过耦合结构进行非接触能量传输；电压采样器（110）对电能发射回路（104）的电压进行取样；所述供电装置还包括频率调谐回路（109）、电压调节电路（112）和功率容量调节电路（113）；/n所述电压调节电路（112）包括比较放大器，电...

【技术特征摘要】
1.一种谐振跟踪式非接触多路供电装置，其特征在于，开关电源电路（102）输出端连接至MOS半桥电路组（103），构成大功率激励源，其中MOS半桥电路组（103）由多个开关可控的MOS半桥逆变电路并联构成；每组MOS半桥逆变电路连接一条电能发射回路（104），每条电能发射回路（104）分别由谐振电容、电能发射线圈（401）串联形成谐振回路，所有电能发射回路（104）通过耦合结构进行非接触能量传输；电压采样器（110）对电能发射回路（104）的电压进行取样；所述供电装置还包括频率调谐回路（109）、电压调节电路（112）和功率容量调节电路（113）；
所述电压调节电路（112）包括比较放大器，电压调节电路（112）输入端的一路为电压采样信号，电压采样器（110）输出的电压采样信号通过高频检波滤波电路（111）接比较放大器；另一路为参考电压信号，参考电压源（116）输入参考电压信号至比较放大器，比较放大器的输出端接开关电源电路（102），控制电压幅度，构成激励电压自动调节环路；
所述功率容量调节电路（113）包括除法电路、半桥开关控制电路，功率容量调节电路（113）的输入端有两路，一路通过参考功率源（114）输入参考功率信号至除法电路；另一路为电压采样器（110）输出的电压采样信号，通过高频检波滤波电路（111）接除法电路，除法电路的输出端依次接半桥开关控制电路、浮栅驱动器（115），其中半桥开关控制电路由多组触发电压不同的开关电路构成，每个开关电路输出控制一组MOS半桥逆变电路，控制同时运行的MOS半桥逆变电路并行数量，构成功率容量控制调节环路。


2.根据权利要求1所述的一种谐振跟踪式非接触多路供电装置，其特征在于，所述频率调谐回路（109）包括过零检测器、鉴相器、压控震荡器，电流采样器（108）对电能发射回路（104）的电流进行取样，电流采样器（108）的输出端依次连接过零检测器、鉴相器、压控震荡器后输出至浮栅驱动器（115）；电能发射回路（104）的激励电压信号通过鉴相器输出至浮栅驱动器（115），浮栅驱动器（115）控制MOS半桥电路组（103）中MOS管通断频率，构成激励频率自动调节环路。


3.根据权利要求1或2所述的一种谐振跟踪式非接触多路供电装置，其特征在于，所述耦合结构由电能发射线圈（401）、发射端磁芯（402）、电能接收线圈（105）、接收端磁芯（404）构成，电能发射线圈（401）以相同的匝数同向绕在发射端磁芯上（402），构成一组电感值大小相同的发射线圈；电能接收线圈（105）绕在接收端磁芯（404）上，与发射端形成耦合，发射端磁芯（402）和接收端磁芯（404）结构相同、位置相对。


4.根据权利要求1所述的一种谐振跟踪式非接触多路供电装置，其特征在于，所述电能发射回路（104）由电能发射线圈（401）和谐振电容构成，所有谐振电容的电容大小相同。


5.根据权利要求1所述的一种谐振跟踪式非接触多路供电装置，其特征在于，所述电能接收线圈（105）通过整流及稳压电路（106）与负载（107）相连。


6.根据权利要求1所述的一种谐振跟踪式非接触多路供电装置，其特征在于，所述电压调节电路（112）包括单片机（210）、电压采样器（110）、高频检波滤波电路（111）和浮栅驱动器（115）；单片机（210）控制浮栅驱动器（115）与MOS半桥逆变电路的连接进而控制MOS半桥逆变电路并行数量，同时单片机（210）控制浮栅驱动器（115）交替驱动开关管导通，产生大功率激励方波电压；电压采样器（110）获取电能发射回路（104）中的电压取样信号通过高频检波滤波电路（111）输入单片机（210）的A/D转换器，由微处理器通过幅度测量模块测量谐振回路中的电压幅度，并与电压设定值进行比较，求出电压设定值与实际电压的误差，再根据幅度误差由调整量计算模块计算激励电压调整量，再由激励电压调节模块根据激励电压调整量改变开关...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘彦明，李小平，邢自康，韩高，李谦，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61