基于低頻pwm整流器的磁耦合諧振式無線電能傳輸裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于無線電能傳輸技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種磁禪合諧振式無線電能傳 輸裝置，具體地說是一種基于低頻PWM整流器的磁禪合諧振式無線電能傳輸裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 無線電能傳輸是一種使用靈活方便的電能傳輸方式，它克服了傳統(tǒng)導(dǎo)線傳輸方式 中存在的接觸磨損、易產(chǎn)生電火花等問題，提高了系統(tǒng)的安全可靠性。目前無線電能傳輸主 要分為福射式、電磁感應(yīng)式和磁禪合諧振式=類技術(shù)，其中磁禪合諧振式無線電能傳輸技 術(shù)在同時需要兼顧傳輸距離和傳輸功率時具有明顯的優(yōu)勢。
[0003] 理想的磁禪合諧振式無線電能傳輸是通過具有相同諧振頻率的發(fā)射電路和接收 電路在高頻激勵下發(fā)生共振實現(xiàn)的，因此調(diào)諧是磁禪合諧振式無線電能傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)。 針對磁禪合諧振式無線電能傳輸中存在的調(diào)諧問題，目前普遍采用的方法主要有調(diào)節(jié)電源 頻率和調(diào)節(jié)電容或電感等諧振網(wǎng)絡(luò)元件參數(shù)兩種。當(dāng)調(diào)節(jié)電源頻率時，發(fā)射電路可W通過 對接收電路的電流、電壓及輸出功率等參數(shù)的監(jiān)測了解接收電路的工作狀態(tài)，并相應(yīng)地調(diào) 節(jié)電源頻率達到系統(tǒng)諧振的狀態(tài)。但是當(dāng)發(fā)射電路和單個或多個接收電路諧振頻率不一致 時，調(diào)節(jié)電源頻率的方法將難W保證高效率的電能傳輸W及對各個負(fù)載的有效供電。采用 調(diào)節(jié)電容陣列進行調(diào)諧的方法具有控制量不連續(xù)的問題。相控電感的調(diào)諧在大范圍內(nèi)進行 調(diào)節(jié)時會引入較大的諧波，因此往往用在諧振頻率附近進行的微調(diào)。對于接收電路來講， 當(dāng)接收電路諧振線圈的感應(yīng)電壓與電流相位一致時，接收電路達到諧振，因此可W將接收 電路諧振線圈的感應(yīng)電壓作為接收電路調(diào)諧控制的參考量。但是要準(zhǔn)確測量有電流流過的 接收電路諧振線圈的感應(yīng)電壓比較困難，該是因為接收電路諧振線圈本身存在著電阻和自 感。如果直接測量接收電路諧振線圈的端口電壓，然后計算并扣除電阻和自感的壓降，那么 電阻、自感及諧振線圈電流的測量誤差，W及運行中電阻和自感的變化等都會影響諧振線 圈感應(yīng)電壓的測量準(zhǔn)確度。除了調(diào)諧W外，接收電路接收到的高頻電能一般需要經(jīng)過整流 才能向負(fù)載供電。目前通常采用不可控二極管橋式整流得到直流輸出電壓，但是由于無線 傳輸距離的不確定性導(dǎo)致發(fā)射電路和接收電路禪合諧振線圈之間互感的變化，從而使得該 直流輸出電壓的幅值不能保持恒定，影響了使用。因此該里提出一種基于低頻PWM整流器 的磁禪合諧振式無線電能傳輸裝置，它利用安裝在接受電路側(cè)的雙感應(yīng)電壓檢測線圈檢測 出接收電路諧振線圈的感應(yīng)電壓，并將此感應(yīng)電壓作為接收電路調(diào)諧控制的參考量，同時 利用半橋PWM整流器實現(xiàn)接收電路的諧振控制及恒定電壓的輸出，同時調(diào)節(jié)發(fā)射電路的高 頻電源頻率實現(xiàn)發(fā)射電路的諧振，當(dāng)高頻電源頻率發(fā)生變化時，雙感應(yīng)電壓檢測線圈檢測 出的接收電路諧振線圈的感應(yīng)電壓的頻率同步發(fā)生變化，因此半橋PWM整流器可W跟蹤高 頻電源頻率的變化并實現(xiàn)接收電路的諧振控制，并且半橋PWM整流器采用低頻脈寬調(diào)制技 術(shù)，降低了功率開關(guān)工作頻率的要求，目前該樣的磁禪合諧振式無線電能傳輸裝置未見有 專利和其它文獻報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實用新型所要解決的是現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題旨在提供一種基于低頻PWM 整流器的磁禪合諧振式無線電能傳輸裝置，該裝置的接收電路能在跟蹤發(fā)射電路電源頻率 變化的基礎(chǔ)上實現(xiàn)諧振狀態(tài)，同時利用低頻脈寬調(diào)制技術(shù)降低PWM整流器功率開關(guān)工作頻 率的要求。
[0005] 本實用新型的技術(shù)方案：基于低頻PWM整流器的磁禪合諧振式無線電能傳輸裝 置，它包括整流器，第一穩(wěn)壓電容，第二穩(wěn)壓電容，第一逆變功率開關(guān)，第二逆變功率開關(guān)， 發(fā)射電路諧振電容，發(fā)射電路諧振線圈，發(fā)射電路電流采樣電阻，接收電路諧振線圈，接收 電路電流采樣電阻，第一整流功率開關(guān)，第二整流功率開關(guān)，第=穩(wěn)壓電容，第四穩(wěn)壓電容， 諧振濾波電容，諧振濾波電感，負(fù)載電阻，發(fā)射端信號調(diào)理電路，發(fā)射端模數(shù)轉(zhuǎn)換器，發(fā)射端 微處理器，發(fā)射端高頻逆變驅(qū)動電路，第一感應(yīng)電壓檢測線圈，第二感應(yīng)電壓檢測線圈，接 收端信號調(diào)理電路，接收端模數(shù)轉(zhuǎn)換器，接收端微處理器和PWM整流器驅(qū)動電路；第一穩(wěn)壓 電容、第二穩(wěn)壓電容、第一逆變功率開關(guān)和第二逆變功率開關(guān)構(gòu)成半橋逆變器，半橋逆變器 的兩個直流輸入端子連接整流器的兩個輸出端子，半橋逆變器的兩個輸出端子分別連接 發(fā)射電路諧振電容的一端和發(fā)射電路電流采樣電阻的一端，發(fā)射電路諧振電容的另一端與 發(fā)射電路諧振線圈的一端相連接，發(fā)射電路電流采樣電阻的另一端與發(fā)射電路諧振線圈的 另一端相連接，發(fā)射端信號調(diào)理電路將半橋逆變器的兩個輸出端子之間的電壓和發(fā)射電路 電流采樣電阻兩端的電壓信號進行調(diào)理后送入發(fā)射端模數(shù)轉(zhuǎn)換器的兩個輸入端口，發(fā)射端 微處理器接受來自發(fā)射端模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號并經(jīng)計算后產(chǎn)生頻率可調(diào)的方波控制信 號，該方波控制信號通過高頻逆變驅(qū)動電路驅(qū)動半橋逆變器的功率開關(guān)，第一整流功率開 關(guān)、第二整流功率開關(guān)、第=穩(wěn)壓電容和第四穩(wěn)壓電容構(gòu)成半橋PWM整流器，半橋PWM整流 器交流側(cè)的兩個輸入端子分別連接接收電路諧振線圈的一端和接收電路電流采樣電阻的 一端，接收電路諧振線圈的另一端和接收電路電流采樣電阻的另一端相連，半橋PWM整流 器直流側(cè)的兩個輸出端子分別連接諧振濾波電容的一端和諧振濾波電感的一端，諧振濾波 電容的另一端和諧振濾波電感的另一端相連，并且半橋PWM整流器直流側(cè)的兩個輸出端子 分別連接負(fù)載電阻的兩個端子，發(fā)射電路諧振線圈和接收電路諧振線圈平行同軸放置并相 隔一定的距離，第一感應(yīng)電壓檢測線圈、第二感應(yīng)電壓檢測線圈與接收電路諧振線圈同軸 固定在同一平面內(nèi)，第一感應(yīng)電壓檢測線圈、第二感應(yīng)電壓檢測線圈和接收電路諧振線圈 的線圈半徑各不相同，第一感應(yīng)電壓檢測線圈的非同名端與第二感應(yīng)電壓檢測線圈的非同 名端相連，第一感應(yīng)電壓檢測線圈的同名端與第二感應(yīng)電壓檢測線圈的同名端與接收端信 號調(diào)理電路的第一個輸入端口相連，接收電路電流采樣電阻的兩端與接收端信號調(diào)理電路 的第二個輸入端口相連，負(fù)載電阻的兩端與接收端信號調(diào)理電路的第=個輸入端口相連， 接收端信號調(diào)理電路的輸出信號經(jīng)接收端模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入接收端微