[发明专利]一种无线输电装置的高频电源系统

说明书

技术领域

 本发明涉及一种高频电源系统，属于无线能量传输、高频电源技术领域。

背景技术

近年来科技的不断发展，越来越多的电子设备为我们的生活带来便捷的同时，也受到众多电源线和数据线的困扰，这就迫使我们寻找一种新的能量传输方式来避免众多复杂的电源线等。因此无线电能传输作为一种新的能量传输方式正逐渐受到人们的重视，它有十分重要的应用价值及开发前景，对能量的供应方式和人们的生活产生难以估量的影响。

目前，具有较好应用前景的无线输电技术是基于磁耦合谐振技术实现的无线充电系统，而该系统一般工作在几MHz到几十MHz之间，现有的功率电源一般多在几百到几十千赫兹之间。而MHz输出的功率电源比较昂贵，且设计复杂，多采用电子器件多级放大的方式实现。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述背景技术的不足之处，提供一种新型的高频小范围可调的功率电源的设计方法及其解决方案，能有效地实现千W级功率输出，并可实现输出频率的调节。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种无线输电装置用高频电源系统，其包括电源控制单元、升压变换电路、高压整流电路、高频振荡单元；其中，电源控制单元将输入电压进行初始值调节后输出至升压变换电路；升压变换电路将输入的电压进行升压处理后输出至高压整流电路；高压整流电路对升压变换电路处理后的电压进行整流操作得到高压直流电，然后将高压直流电输出至高频振荡单元；高频振荡单元采用高频振荡原理将高压直流电经过振荡变为高频高压的交流电输出，作为无线输电系统中的高频电源。

进一步的，本发明的无线输电装置用高频电源系统中，所述升压变换电路、高压整流电路、高频振荡单元中均设有电压和电流采集电路，所述电压和电流采集电路分别采集上述各单元的电压、电流的相位、幅值、频率，然后分别将上述各单元的电压、电流的相位、幅值和频率信号反馈至电源控制单元，经过电源控制单元与给定输出值进行对比，然后控制改变各单元的电压和电流，完成系统的闭环调节。

进一步的，本发明的无线输电装置用高频电源系统中，所述电源控制单元是由IGBT组成的三相调压系统，通过对升压变换电路、高压整流电路及高频振荡单元的反馈信号进行对比，给定IGBT的触发信号和确定触发角。

进一步的，本发明的无线输电装置用高频电源系统中，所述升压变换电路采用升压变压器或者升压电路实现。

进一步的，本发明的无线输电装置用高频电源系统中，所述高压整流电路采用全桥整流电路实现高压交流电的整流。

进一步的，本发明的无线输电装置用高频电源系统中，所述高频振荡单元采用三极管电容三点式振荡电路。

进一步的，本发明的无线输电装置用高频电源系统的高频振荡单元中，所述三极管电容三点式振荡电路包括一个功率三极管、两个真空可调电容器、一个振荡线圈和一个发射线圈；其中真空可调电容器与振荡线圈组成振荡回路接入功率三极管的集电极与发射级之间，并将其中的一个真空可调电容器的两端电压引入功率三极管的基极，形成正反馈。

进一步的，本发明的无线输电装置用高频电源系统的高频振荡单元中的振荡线圈、发射线圈是空心螺旋线圈。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

通过该电源的方案对各单元电压电流的实时采集、检测、调节，可根据负载谐振频率的变化，电源系统会自动调节振荡电路的工作频率或手动调节振荡回路中电容的参数，使得该电源系统的输出频率发生相应的变化，为提高系统的传输效率起到积极的作用。

附图说明

图1是本发明系统总体框图。

图2是本发明中电源控制单元的电路拓扑图。

图3是本发明中升压变换电路的电路拓扑图。

图4是本发明中高压整流电路的电路拓扑图。

图5是本发明中高频振荡单元的电路拓扑图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明所提供的方法是采用市电或动力电为输入，经过调压控制系统对电源的幅值进行调节，并通过升压变化电路将控制后的电压升到几KV，然后对此高压进行整流处理得到直流高压。将此直流高压作为振荡电路的供电电压，通过LC振荡电路实现高频电的输出。通过改变高频振荡回路中电容的参数或功率三极管的工作点，实现高频振荡电源的调节。