一种自适应无线充电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种自适应无线充电系统，包括交流电源、负载、AC/DC转换模块、驱动模块、驱动线圈、发射线圈、接收线圈、负载线圈、整流模块、接收端阻抗匹配模块和反馈控制模块，交流电源通过依次连接的AC/DC转换模块、驱动模块、发射端阻抗匹配模块与驱动线圈连接，驱动线圈与发射线圈耦合连接，发射线圈通过磁共振耦合将能量传递给接收线圈，接收线圈与负载线圈耦合连接，负载线圈通过依次连接的整流模块和接收端阻抗匹配模块与负载连接，接收端阻抗匹配模块通过反馈控制模块与驱动模块连接。本发明专利技术可以对无线供电的发射功率进行控制，提高系统稳定性和运行效率；通过功率补偿单元提高系统的功率因数，减少能量损耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无线充电
，更具体涉及一种自适应磁共振无线充电系统，适用于家用电器、手持移动设备、电动汽车、无线传感网络、医学等特殊场合的供电需要。
技术介绍
随着电动汽车、高铁、无线传感网络等高新技术产业的蓬勃发展，以及电子设备在越来越多场合的应用，传统的有线供电方式暴露出了诸多局限，而蓄电池式供电又造成了大量的资源浪费和环境污染，大电流接触式供电的本身线损与反复插拔线损严重，受环境温度和空气潮湿度影响明显，且容易产生火花，供电方式的改革势在必行。而传统无线供电方式辐射性强、传输效率低、传输距离近，限制了相关应用的推广，同时现有技术中无法对无线供电的发射功率进行控制，工作效率低。
技术实现思路
本专利技术的目的是在于针对以上现有技术存在的问题，提供一种自适应无线充电系统，可以对无线供电的发射功率进行控制，同时还包含有功率补充单元，提高系统的功率因数，减少电气线路和电气设备中的能量损耗。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案一种自适应无线充电系统，包括交流电源、负载、AC/DC转换模块、驱动模块、发射端阻抗匹配模块、驱动线圈、发射线圈、接收线圈、负载线圈、整流模块、接收端阻抗匹配模块和反馈控制模块，交流电源通过依次连接的AC/DC转换模块、驱动模块和发射端阻抗匹配模块与驱动线圈连接，驱动线圈与发射线圈耦合连接，发射线圈通过磁共振将信息传递到接收线圈，接收线圈与负载线圈耦合连接，负载线圈通过整流模块和接收端阻抗匹配模块连接，接收端阻抗匹配模块的输出与负载连接，并通过反馈控制模块与驱动模块连接。如上所述的驱动模块包括依次连接的丙类功放单元、第一功率补偿单元和保护单元，丙类功放单元分别与反馈控制模块、AC/DC转换模块连接，保护单元与发射端阻抗匹配模块连接。如上所述的整流模块包括依次连接的第二功率补偿单元、整流滤波单元和稳压单元，第二功率补偿单元与负载线圈连接，稳压单元与接收端阻抗匹配模块连接。如上所述的反馈控制模块包括依次连接的能量采集器、接收端无线收发单元、发射端无线收发单元和DDS信号发生器，能量采集器与接收端阻抗匹配模块连接，DDS信号发生器与驱动模块连接。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和效果1.通过反馈对无线供电的发射功率进行控制，提高系统稳定性和运行效率；2.通过功率补偿单元提高系统的功率因数，减少电气线路和电气设备中的能量损耗。3.采用高Q值线圈，降低电路中的额外损耗。附图说明图1是一种自适应无线充电系统的原理示意图； 图2是图1中驱动模块的原理示意图3是图1中整流模块的原理示意图； 图4是图1中反馈控制模块的原理示意图。其中1-交流电源，2-AC/DC转换模块，3-驱动模块，4-发射端阻抗匹配模块， 5-整流模块，6-接收端阻抗匹配模块，7-负载，8-反馈控制模块，9-驱动线圈，10-发射线圈，11-接收线圈，12-负载线圈，301-丙类功放单元，302-第一功率补偿单元，303-保护单元，501-第二功率补偿单元，502-整流滤波单元，503-稳压单元，801-DDS信号发生器， 802-接收端无线收发单元，803-发射端无线收发单元，804-能量采集器。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述 实施例如图ι所示，一种自适应无线充电系统，包括交流电源1、负载7、AC/DC转换模块2、驱动模块3、发射端阻抗匹配模块4、驱动线圈9、发射线圈10、接收线圈11、负载线圈12、整流模块5、接收端阻抗匹配模块6和反馈控制模块8。交流电源1通过依次连接的AC/DC转换模块2、驱动模块3和发射端阻抗匹配模块4与驱动线圈9连接，驱动线圈9与发射线圈10 耦合连接，发射线圈10通过磁共振将信息传递到接收线圈11，接收线圈11与负载线圈12 耦合连接，负载线圈12通过整流模块5和接收端阻抗匹配模块6连接，接收端阻抗匹配模块6的输出与负载7连接，并通过反馈控制模块8与驱动模块3连接。AC/DC转换模块2将交流电源1输出的交流电压转换成直流电压并输出到驱动模块3，驱动模块3将输入的直流电压变换成大功率正弦信号并通过发射端阻抗匹配模块4输出到高Q值的驱动线圈9，驱动线圈9将输入的大功率正弦信号通过耦合的方式输出到发射线圈10，发射线圈10在驱动线圈9输入的大功率正弦信号的作用下产生交变磁场，发射线圈10和接收线圈11具有相同的共振频率，并在交变磁场中产生磁共振，接收线圈11将感应到的磁场转换为交流的电信号并通过耦合的高Q值的负载线圈12输出到整流模块5，整流模块5对输入的电信号进行整流滤波并通过接收端阻抗匹配模块6输出到负载7，反馈控制模块8对接收端阻抗匹配模块6输出的信号进行采样，并调节输出到驱动模块3的方波的占空比来控制发射功率。如图2所示，驱动模块3包括依次连接的丙类功放单元301、第一功率补偿单元 302和保护单元303，丙类功放单元301分别与反馈控制模块8、AC/DC转换模块2连接，保护单元303与发射端阻抗匹配模块4连接。丙类功放单元301通过反馈控制模块8输出的方波将AC/DC转换模块2输出的直流电压转换成固定频率的方波交流信号并输出到第一功率补偿单元302，第一功率补偿单元302通过保护单元303与驱动线圈9连接。第一功率补偿单元输入信号为固定频率的方波交流信号，该信号能够控制第一功率补偿单元302内开关元器件(M0SFET功率管)的关闭与打开，并通过电容和电感实现振荡，最后输出为正弦波信号，频率与方波交流信号频率相同，波形为正弦波。保护单元由比较器构成，在第一功率补偿单元302工作正常的情况下比较器输入信号为高电平，输出端为高电平，当第一功率补偿单元302发生短路时，比较器输入信号为零，输出信号为低电平，从而关闭第一功率补偿单元302中的功率开关管，断开电路，实现保护。如图3所示，整流模块5包括依次连接的第二功率补偿单元501、整流滤波单元 502和稳压单元503，第二功率补偿单元501与负载线圈12连接，稳压单元503与接收端阻抗匹配模块6连接。第二功率补偿单元501将负载线圈12输入的电信号进行功率补偿，通过调节负载线圈12的感抗，使接收电压达到最大值，从而达到功率补偿的目的，提高系统的功率因数， 减少电气线路和电气设备中的能量损耗。第二功率补偿单元501将补偿后的信号输出到整流滤波单元502。整流滤波单元502将第二功率补偿单元501输出的信号转换成直流，并进行滤波输出到稳压单元503。滤波为了使电路中电压平缓，没有尖峰，整流滤波单元502中的滤波功能可以使输出信号的纹波小于1%。稳压单元503对整流滤波单元502输出的信号进行稳压处理并分别输出到接收端阻抗匹配模块6。如图4所示，反馈控制模块8包括依次连接的能量采集器804、接收端无线收发单元802、发射端无线收发单元803和DDS信号发生器801，能量采集器804与接收端阻抗匹配模块6连接，DDS信号发生器801与驱动模块3连接。能量采集器804对接收端阻抗匹配模块6输出的信号进行采样并通过依次连接的接收端无线收发单元802和发射端无线收发单元803将采样信号输出到DDS信号发生器 801,DDS信号发生器801根据采样信号对输出到驱动模块3的方波的占空比进行调节。当采样到的信号变大时，使输出的方波的占空比减少，本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种自适应无线充电系统，包括交流电源（１）和负载（７），其特征在于：该自适应无线充电系统还包括ＡＣ／ＤＣ转换模块（２）、驱动模块（３）、发射端阻抗匹配模块（４）、驱动线圈（９）、发射线圈（１０）、接收线圈（１１）、负载线圈（１２）、整流模块（５）、接收端阻抗匹配模块（６）和反馈控制模块（８），交流电源（１）通过依次连接的ＡＣ／ＤＣ转换模块（２）、驱动模块（３）和发射端阻抗匹配模块（４）与驱动线圈（９）连接，驱动线圈（９）与发射线圈（１０）耦合连接，发射线圈（１０）通过磁共振将信息传递到接收线圈（１１），接收线圈（１１）与负载线圈（１２）耦合连接，负载线圈（１２）通过整流模块（５）和接收端阻抗匹配模块（６）连接，接收端阻抗匹配模块（６）的输出与负载（７）连接，并通过反馈控制模块（８）与驱动模块（３）连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张东华，贺智轶，梁金峰，梁曦，黄秋元，
申请(专利权)人：武汉中原电子集团有限公司，
类型：发明
国别省市：83