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【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于磁耦合谐振无线电能传输,涉及一种变负载磁耦合谐振闭环控制调压无线电能传输系统,适用于磁耦合谐振无线电能传输系统中负载阻抗发生变化,通过调节稳压电路参数提高系统输出功率的方法。
技术介绍
1、19世纪90年代初,尼古拉·特斯拉就提出了无线电能传输理论并成功验证此理论。在此基础上,国内外学者提出各种构想并在理论上取得了一些成果,但并未真正意义上实现中距离无线电能的传输。直到2007年,mit的科学家marin soljacic及其研究团队利用磁耦合谐振无线电能传输技术隔空点亮了一盏距离2m处60w的灯泡,传输效率达40%,该技术被称为witricity。从此之后,无线电能传输技术作为一种安全,便捷,高效的无接触式中距离电能传输技术进入了新的研究高潮。随着科学技术的进步,无线电能传输技术被广泛应用于各个领域,如电动汽车、智能家居、消费电子、植入式医疗设备等。无线电能传输技术的应用而生从某种程度上保护了人们的生命财产及提高了人们的生活质量。
2、目前国内外无线电能传输按其传输机理的不同可分为:电磁感应耦合无线电能传输系统,磁谐振耦合无线电能传输系统,电场耦合无线电能传输系统,电磁波辐射式无线电能传输系统。
3、1.电磁感应耦合无线电能传输系统——是一种基于磁感应原理实现的无线电能传输,其传输原理与变压器相似,将传统的变压器两侧分离实现非接触式能量传输。电磁感应耦合无线电能传输技术传输功率大,传输距离较小时传输效率高,但当传输距离增大时,传输效率降低,系统稳定性降低,耦合程度小,所以一般用于厘米级的短
4、2.磁谐振耦合无线电能传输系统——与电磁感应耦合系统一样都基于磁感应原理,不同在于磁谐振耦合式无线电能传输系统的发射端和接收端串入补偿电容,在某一频率时补偿电容与线圈电感处于谐振状态,从而完成能量的传输。磁谐振耦合无线电能传输辐射损耗较小,未被接收的能量可以返回发射端,且具有低电频辐射,满足电磁兼容的要求。与电磁感应耦合相比传输距离较远且受到环境介质的影响较小,该技术被广泛的应用于植入式医疗设备、电动汽车等。
5、3.电场耦合无线电能传输系统——是一种利用发射极板与接收极板间产生的电场进行能量传输的。电场耦合无线电能传输系统是利用电场进行能量传输的从而金属障碍物并不会影响其传输效率,但随着传输距离的增大使得两极板间电容减少,造成能量的损耗,降低系统的传输效率。
6、4.电磁波辐射式无线电能传输系统——将电能转化为微波或者激光,然后通过天线进行能量传输的。电磁波无线电能传输技术具有传输距离大的优点,但是在有障碍物及天气恶劣的情况下,传输效率会降低,且其制造成本大,因此该技术被广泛应用于特殊领域,如航天,军事,空间太阳能发电站等。
7、综上所述,磁耦合谐振式无线电能传输系统具有传输效率高、可实现中距离、制造成本低的优点。输出功率及传输效率衡量磁耦合谐振式无线电能传输系统传输性能的重要因素。研究发现发射线圈与接收线圈的形状及大小、两线圈间空间位置关系、负载的大小均会对传输性能产生影响。在实际应用,电子产品的种类较多,为实现共用发射端,保证无线电能传输系统在变负载情况下可稳定输出,急需找到一种新的技术方法来优化系统。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对磁耦合谐振无线电能传输系统负载阻抗发生变化引起系统输出功率降低的问题,提出一种在负载端串接变压电路的闭环控制的无线电能传输系统。该系统通过检测装置对负载两端电压及流过负载的电流进行监控,与预期得到的电压值进行比对,进一步对变压电路经行调节,从而达到负载阻抗变化该基于变压电路的闭环控制的无线电能传输系统输出功率稳定。且本专利技术在线圈空间位置发生改变时,也可使无线电能传输系统稳定输出功率。
2、为实现上述目标,本专利技术实现的技术方案如下:
3、一种可实现变负载一种变负载磁耦合谐振闭环控制变压无线电能传输系统,所述的磁谐振无线电能传输系统包括一个发射装置,一个接收装置和闭环控制模块。所述的接收线圈一侧经逆变器连接到直流电源,逆变器产生的高频信号使补偿网络与发生线圈产生共振,使能量振荡在回路中;所述的接收装置接收线圈处于交变的磁场产生感应电动势,经整流及调节的升降压模块将电能传送到负载;所述的闭环控制模块由电压检测器、中央处理单元、控制器、变压电路组成。
4、根据本专利技术所述的一种变负载磁耦合谐振闭环控制变压无线电能传输系统,所述的发射线圈和接收线圈具有相同的谐振频率,发射线圈和接收线圈利用其自身在高频下的等效电阻、寄生电容、匹配电容和自身电感组成振荡电路。
5、根据本专利技术所述的一种变负载磁耦合谐振闭环控制变压无线电能传输系统,所述的发射线圈、接收线圈都是由多股绞合的利兹线绕制而成,且绕制成紧密贴合的平面圆形结构。
6、根据本专利技术所述的一种变负载磁耦合谐振闭环控制变压无线电能传输系统,所述的阻抗匹配网络是无源匹配网络,由电容和电感组成;或是有源匹配网络,由有源、无源器件组成的源极跟随器、射极跟随器和缓冲器构成。
7、根据本专利技术所述的一种变负载磁耦合谐振闭环控制变压无线电能传输系统,所述的变压电路通过对其电路中mos管的导通时间进行控制既可以实现升压,又可以实现降压。
8、根据本专利技术所述的一种变负载磁耦合谐振闭环控制变压无线电能传输系统,所述的闭环控制模块中电压检测器与负载并联,所述的电压检测器的信号输出端连接中央处理单元,所述的中央处理单元的信号输出端连接控制器,所述的控制器的信号输出端连接变压电路中mos管的门极。
9、本专利技术的有益效果是:
10、1.本专利技术提出的一种变负载磁耦合谐振闭环控制变压无线电能传输系统,可以对负载阻抗变化时,能及时有效的做出调整,确保所述的系统的输出功率稳定。
11、2.与现有技术相比,所述系统线圈位置空间发生变化时调节变压电路可保持输出功率稳定,进一步提高系统的稳定性,提高了电能的利用效率。
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1.一种变负载磁耦合谐振闭环控制变压无线电能传输系统,其特征在于,包括一个发射装置,一个接收装置和一个闭环控制模块;
2.根据权利要求1所述一种变负载磁耦合谐振闭环控制变压无线电能传输系统,其特征在于,所述阻抗匹配网络是无源网络,由电感和电容组成。
3.根据权利要求1所述一种变负载磁耦合谐振闭环控制变压无线电能传输系统,其特征在于,所述阻抗匹配网络是有源网络,由有源、无源器件组成的源极跟随器、射极跟随器和缓冲器构成。
4.根据权利要求1所述一种变负载磁耦合谐振闭环控制变压无线电能传输系统,其特征在于,所述发射线圈和接收线圈利用其自身在高频下的等效电阻、寄生电容和自身电感组成谐振电路,发射线圈和接收线圈具有相同的谐振频率。
5.根据权利要求1所述一种变负载磁耦合谐振闭环控制变压无线电能传输系统,其特征在于,所述的发射线圈、接收线圈都是由多股绞合的利兹线绕制而成,且绕制成紧密贴合的平面圆形结构。
6.根据权利要求1所述一种变负载磁耦合谐振闭环控制变压无线电能传输系统,其特征在于,所述接收线圈通过一个整流电路供电给闭环控制模块
7.根据权利要求1所述变负载磁耦合谐振闭环控制变压无线电能传输系统,其特征在于,所述的变压电路通过对其电路中MOS管的导通时间进行控制既可以实现升压,又可以实现降压。
...【技术特征摘要】
1.一种变负载磁耦合谐振闭环控制变压无线电能传输系统,其特征在于,包括一个发射装置,一个接收装置和一个闭环控制模块;
2.根据权利要求1所述一种变负载磁耦合谐振闭环控制变压无线电能传输系统,其特征在于,所述阻抗匹配网络是无源网络,由电感和电容组成。
3.根据权利要求1所述一种变负载磁耦合谐振闭环控制变压无线电能传输系统,其特征在于,所述阻抗匹配网络是有源网络,由有源、无源器件组成的源极跟随器、射极跟随器和缓冲器构成。
4.根据权利要求1所述一种变负载磁耦合谐振闭环控制变压无线电能传输系统,其特征在于,所述发射线圈和接收线圈利用其自身在高频下的等效电阻、寄生电容和自身电感...
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