[发明专利]一种具备防窃电功能的磁耦合谐振式无线电能传输装置

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子技术和电磁学领域，尤其是适用于在磁耦合谐振式无线电能传输过程中容易发生窃电时的无线电能传输应用场合。 

背景技术

2007年美国麻省理工大学的物理学助理教授Marin Solijacic和他的研究团队公开做了一个演示，利用谐振耦合技术在2米处成功点亮了一盏60W的灯泡，从此谐振耦合无线电能传输技术逐渐成为研究的热点。该技术具有传输效率高、功率大、距离远、对介质的依赖性小等特点，为中程无线电力传输技术的研究开辟了一个新的方向。磁耦合谐振式无线电能传输系统中发射装置和接收装置必须具有相同的自谐振频率，发射电源发出相同频率的能量，通过磁耦合谐振将能量源源不断地从发射端传输到接收端。 

该技术以较高的效率实现了中短距离电能的传输，但是当接收端附近存在一个或多个自谐振频率与系统谐振频率相同的装置或负载时，同样会与发射端产生较强的磁耦合谐振现象并将电能吸收，导致在系统使用者不知情的状态下发生窃电现象。 

发明内容

要解决的技术问题：针对现有技术的不足，本发明提供一种具备防窃电功能的磁耦合谐振式无线电能传输装置，解决在基于磁耦合谐振式无线电能传输过程中出现的因附近存在相同谐振频率装置或负载而发射的窃电现象。 

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案： 

一种具备防窃电功能的磁耦合谐振式无线电能传输装置，包括可调电源、发射装置、接收装置、检测控制装置和防窃电控制器；所述发射装置和接收装置结构完全相同，均包括螺旋线圈、可调电容和调节装置，所述螺旋线圈和可调电容串联，所述调节装置对可调电容进行调节控制；所述可调电源对发射装置进行供电，所述发射装置和接收装置谐振耦合，所述接收装置接收发射装置发出的电能并供给负载；所述检测控制装置用于检测负载功率并将负载功率发送给防窃电控制器，同时接收防窃电控制器发出的频率调节控制信号并向接收端调节装置发出电容调节命令；所述防窃电控制器对可调电源输出功率和负载功率进行比较，判断系统效率是否达到设定阈值，并根据判断结果发送谐振频率调节控制信号控制可调电源的频率和调节装置调节可调电容（2）的容值。 

在本发明中，进一步的，所述可调电容的调节档位有3档以上。所述可调电容使系统可同时工作在3个及以上谐振频率点，使系统谐振频率调节范围具有一定的富于量，同时使系统达到较高的效率。 

在本发明中，进一步的，所述发射装置和接收装置二者的螺旋线圈同轴对齐，距离固定。 

在本发明中，进一步的，所述检测控制装置通过无线收发模块将负载功率发送给防窃电控制器。 

在本发明中，进一步的，所述调节装置采用数字式控制模式，通过接收谐振频率调节控制信号驱动伺服电机转动相应圈数或角度，伺服电机带动可调电容的调节端改变容值。 

在本发明中，进一步的，所述无线收发模块采用射频串行通信方式。实现控制信号和检测信号的双向传输。 

在本发明中，进一步的，所述防窃电控制器带有报警系统。所述防窃电控制器判断发生窃电现象且各级谐振频率均已使用时发出报警，提醒相关人员注意，防止窃电现象持续进行。 

有益效果：本发明通过实时检测比较负载功率和电源输出功率，判断装置是否处于窃电状态，及时调整电源、发射装置、接收装置的谐振频率，避免持续处于窃电状态。该发明解决了磁耦合谐振无线电能传输装置容易受附近具有相同谐振频率装置或负载影响的缺点，通过改变补偿电容调节系统谐振频率而使窃电状态无法持续，保证了电能的稳定传输。 

附图说明

图1为本发明的示意图； 

图2为本发明中调节装置工作示意图； 

图3为本发明中防窃电控制器工作流程示意图。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。