一種能量雙向流動(dòng)的無(wú)線充電裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種能量雙向流動(dòng)的無(wú)線充電裝置，屬于無(wú)線充電技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]無(wú)線電能傳輸技術(shù)是一種新型供電模式，實(shí)現(xiàn)用電設(shè)備以無(wú)線方式從靜止電源系統(tǒng)獲取電能。該供電模式安全性好、可靠性高、維護(hù)費(fèi)用低，消除了多點(diǎn)接觸的不可靠性、非常態(tài)環(huán)境下設(shè)備的用電安全、電氣設(shè)備移動(dòng)的局限性、滑動(dòng)取電方式存在的滑動(dòng)磨損、接觸火花、碳積和不安全裸露導(dǎo)體等問(wèn)題，特別適用于粉塵、潮濕、水下、易燃、易爆等惡劣環(huán)境以及要求電能靈活接入的移動(dòng)用電設(shè)備。該技術(shù)的成熟和廣泛應(yīng)用必將給電力系統(tǒng)電能的傳輸和配電模式帶來(lái)革命性變化?，F(xiàn)有的無(wú)線電能傳輸裝置，大都用獨(dú)立的無(wú)線收發(fā)模塊來(lái)進(jìn)行受電部分與送電部分之間的信息通訊。這種方式不僅增加了受電部分的體積，并且容易受到傳輸能量的松耦合變壓器的電磁干擾而發(fā)送錯(cuò)誤的信息，造成整個(gè)系統(tǒng)工作不穩(wěn)定甚至不能工作?，F(xiàn)有無(wú)線電能傳輸裝置的單向傳輸特性，缺乏能量回饋通道，能量無(wú)法回送到電網(wǎng)，達(dá)不到更有效提高能源使用效率。為此，需要設(shè)計(jì)一種無(wú)線雙向傳輸電能裝置，以使充電設(shè)備充放電自如。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的技術(shù)解決問(wèn)題是:為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能量雙向流動(dòng)的無(wú)線充電裝置，為電能雙向傳輸提供通道，降低充電設(shè)備過(guò)充的危險(xiǎn)，提高了充放電效率。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是:
[0005]—種能量雙向流動(dòng)的無(wú)線充電裝置，包括送電端模塊、受電端模塊、松耦合變壓器和充電設(shè)備，其中，松耦合變壓器包括送電端線圈和受電端線圈，
[0006]送電端模塊包括:送電端功率變換單元、送電端強(qiáng)電供電單元、送電端弱電供電單元、送電端控制器、送電端信號(hào)調(diào)理及保護(hù)單元和送電端傳感器單元，
[0007]其中送電端強(qiáng)電供電單元將交流電整流為直流電，并將直流電分別輸入至送電端功率變換單元和送電端弱電供電單元，送電端弱電供電單元將接收的由送電端強(qiáng)電供電單元輸送的直流電進(jìn)行功率變換，經(jīng)功率變換后的直流電為送電端控制器、送電端信號(hào)調(diào)理及保護(hù)單元和送電端傳感器單元供電，送電端功率變換單元將接收的由送電端強(qiáng)電供電單元輸送的直流電變換為高頻交流電，將高頻交流電的電壓、電流信號(hào)傳遞給送電端傳感器單元，送電端信號(hào)調(diào)理及保護(hù)單元接收送電端傳感器單元傳遞的電壓、電流信號(hào)，并將接收到的電壓、電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為送電端調(diào)理信號(hào)或送電端保護(hù)信號(hào)，送電端控制器接收送電端信號(hào)調(diào)理及保護(hù)單元傳遞的送電端調(diào)理信號(hào)或送電端保護(hù)信號(hào)，并將接收到的送電端調(diào)理信號(hào)或送電端保護(hù)信號(hào)轉(zhuǎn)換為PWM信號(hào)，將PWM信號(hào)傳遞給送電端功率變換單元，送電端功率變換單元根據(jù)PWM信號(hào)，將高頻交流電處理為送電端線圈所需要的電壓、電流的大小及相位；
[0008]受電端模塊包括:受電端功率變換單元、受電端弱電供電單元、受電端控制器、受電端信號(hào)調(diào)理及保護(hù)單元、受電端傳感器單元和與充電設(shè)備相連的電能調(diào)理單元，
[0009]其中充電設(shè)備將直流電傳給電能調(diào)理單元，經(jīng)過(guò)電能調(diào)理單元調(diào)理成的直流電分別傳遞給受電端功率變換單元和受電端弱電供電單元，受電端弱電供電單元將接收的由電能調(diào)理單元輸送的直流電進(jìn)行功率變換，經(jīng)功率變換后的直流電為受電端控制器、受電端信號(hào)調(diào)理及保護(hù)單元和受電端傳感器單元供電，受電端功率變換單元將接收的由電能調(diào)理單元輸送的直流電變換為高頻交流電，將高頻交流電的電壓、電流信號(hào)傳遞給受電端傳感器單元，受電端信號(hào)調(diào)理及保護(hù)單元接收受電端傳感器單元傳遞的電壓、電流信號(hào)，并將接收到的電壓、電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為受電端調(diào)理信號(hào)或受電端保護(hù)信號(hào)，受電端控制器接收受電端信號(hào)調(diào)理及保護(hù)單元傳遞的受電端調(diào)理信號(hào)或受電端保護(hù)信號(hào)，并將接收到的受電端調(diào)理信號(hào)或受電端保護(hù)信號(hào)轉(zhuǎn)換為PWM信號(hào)，將PWM信號(hào)傳遞給受電端功率變換單元，受電端功率變換單元根據(jù)PWM信號(hào)，將高頻交流電處理為受電端線圈所需要的電壓、電流的大小及相位。
[0010]送電端功率變換單元包括諧振變換單元、電感L、電容C和功率管Q，其中電容C的一端與功率管Q的集電極相連，電容C的另一端與功率管Q的發(fā)射極相連，電感L的一端作為輸入，電感L的另一端與功率管Q的集電極相連，諧振變換單元的輸入端與電容C的兩端相連，諧振變換單元的輸出端與松耦合變壓器的送電端線圈相連。
[0011]送電端保護(hù)信號(hào)包括電氣特性異常和充電狀態(tài)時(shí)，送電端傳感器單元接收的電器特性異常信號(hào)和受電端模塊傳遞的充電已滿信號(hào)，并控制功率管Q的關(guān)斷。
[0012]受電端保護(hù)信號(hào)包括電氣特性異常和放電狀態(tài)時(shí)，送電端傳感器單元接收的電器特性異常信號(hào)和受電端模塊傳遞的放電停止信號(hào)，并控制功率管Q的關(guān)斷。
[0013]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是:
[0014](1)本實(shí)用新型中所涉及的無(wú)線電能傳輸技術(shù)，利用了電磁感應(yīng)式無(wú)線電能傳輸技術(shù)，送電模塊與受電模塊相互之間無(wú)任何電線連接，并且送電模塊與受電模塊具有對(duì)稱拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，為電能雙向傳輸提供了通道。
[0015](2)本實(shí)用新型通過(guò)信息、能量同載波傳輸，不僅可以減小系統(tǒng)裝置體積，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，還能避免無(wú)線信息收發(fā)與無(wú)線能量傳輸之間的干擾，使得系統(tǒng)工作更加穩(wěn)定。
[0016](3)本實(shí)用新型充滿電后可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)斷電，實(shí)現(xiàn)了充電過(guò)程中的無(wú)人值守，可實(shí)現(xiàn)高速、長(zhǎng)期和連續(xù)運(yùn)行，維護(hù)方便。
[0017](4)本實(shí)用新型可以將閑置的電能回饋給電網(wǎng)，為電網(wǎng)提供有效的電能支撐，以提尚能源的有效利用。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為本實(shí)用新型送電端功率變換單元結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3為本實(shí)用新型電能流向不意圖；
[0021]圖4為本實(shí)用新型送電端信號(hào)調(diào)理示意圖；
[0022]圖5為本實(shí)用新型送電端信號(hào)保護(hù)示意圖；
[0023]圖6為本實(shí)用新型頻率跟蹤算法示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0025]如圖3所示，本實(shí)施例包括:依次連接的送電端模塊、松耦合變壓器的送電端線圈和受電端線圈、受電端模塊以及充電設(shè)備14，其中:送電端與受電端線圈分別連接送電端模塊與受電端模塊，受電端模塊與充電設(shè)備14相連，充電或放電時(shí)，電能根據(jù)裝置工作狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)雙向流動(dòng)。
[0026]所述的松親合變壓器具體由兩個(gè)15阻、直徑為50_的litz線圈組成。
[0027]具體地，當(dāng)充電設(shè)備14欠電時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入送電模式，可定義電網(wǎng)側(cè)為送電端，充電設(shè)備14側(cè)為受電端，此時(shí)，送電端電能通過(guò)松耦合變壓器互感耦合到受電端，受電端通過(guò)PWM信號(hào)整流把交流變換為穩(wěn)定、可靠的直流電，給充電設(shè)備14供電，維持其穩(wěn)定運(yùn)行；
[0028]當(dāng)充電設(shè)備14充滿電或需要放電給電網(wǎng)時(shí)，受電端電能通過(guò)松耦合變壓器互感耦合到送電端，送電端通過(guò)PWM信號(hào)整流把交流變換為穩(wěn)定、可靠的直流電，將電能輸送給電網(wǎng)，一方面可有效降低充電設(shè)備過(guò)充的風(fēng)險(xiǎn)，另一方面也可方便將電能主動(dòng)輸給電網(wǎng)，為電網(wǎng)提供有效的電能支撐，以提尚能源的有效利用。
[0029]如圖1所示，所述的送電端模塊包括:送電端功率變換單元1、送電端強(qiáng)電供電單元6、送電端弱電供電單元5、送電端控制器2、送電端信號(hào)調(diào)理及保護(hù)單元3和送電端傳感器單元4，
[0030]其中送電端強(qiáng)電供電單元6將交流電iA整流為直流電，并將直流電分別輸入至送電端功率變換單元1和送電端弱電供電單元5，送電端弱電供電單元5將接收的由送電端強(qiáng)電供電單元6輸送的直流電進(jìn)行功率變換，經(jīng)功率變換后的直流電為送電端控制器2、送電端信號(hào)調(diào)理及保護(hù)單元3和送電端傳感器單元4供電，送電端功率變換單元1將接收的由送電端強(qiáng)電供電單元6輸送的直流電變換為高頻交流電ia。，將高頻交流電的電壓、電流信號(hào)傳遞給送電端傳感器單元4，送電端信號(hào)調(diào)理及保護(hù)單元3接收送電端傳感器單元4傳遞的電壓、電流信號(hào)，并將接收到的電壓、電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為送電端調(diào)理信號(hào)或送電端保護(hù)信號(hào)，送電端控制器2接收送電端信號(hào)調(diào)理及保護(hù)單元3傳遞的送電端調(diào)理信號(hào)或送電端保護(hù)信號(hào)，并將接收到的送電端調(diào)理信號(hào)或送電端保護(hù)信號(hào)轉(zhuǎn)換為PWM信號(hào)，將PWM信號(hào)傳遞給送電端功率變換單元1，送電端功率變換單元1根據(jù)PWM信號(hào)，將高頻交流電處理為送電端線圈7所需要的電壓、電流的大小及相位；
[0031]充電時(shí)，松耦合變壓器的送電端線圈7把高頻交流電轉(zhuǎn)化為電磁波，松耦合變壓器的受電端線圈15把電磁波轉(zhuǎn)化為高頻交流電，受電端功率變換單元8將接收到的高頻交流電整流為直流電，電能調(diào)理單元13將接收的直流電處理為充電設(shè)備14充電所需的電壓、電流。
[0032]所述送電端保護(hù)信號(hào)包括電氣特性異常和充電狀態(tài)時(shí)，送電端傳感器單元4接收的電器特性異常信號(hào)和受電端模塊傳遞的充電已滿信號(hào)，并控制功率管Q的關(guān)斷。
[0033]受電端模塊包括:受電端功率變換單元8、受電端弱電供電單元12、受電端控制器
9、受電端信號(hào)調(diào)理及保護(hù)單元10、受電端傳感器單元11和與充電設(shè)備14相連的電能調(diào)理單元13，
[0034]其中充電設(shè)備14將直流電傳給電能調(diào)理單元13，經(jīng)過(guò)電能調(diào)理單元13調(diào)理成的直流電分別傳遞給受電端功率變換單元8和受電端弱電供電單元12，受電端弱電供電單元12將接收的由電能調(diào)理單元13輸送的直流電進(jìn)行功率變換，經(jīng)