[发明专利]一种多电压等级间自适应切换的直流负载无线供电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线电能传输用抗干扰稳压系统，特别是涉及一种多电压等级间自适应切换的直流负载无线供电系统。

背景技术

近年来，随着人们生活水平的不断提高和探索物质世界的逐渐深入，人们对电能的传输方式和传输质量也有了新的要求。传统的电能传输主要是由导线或导体直接接触进行的，接触产生的火花、滑动磨损、碳积累及带电导体裸露等带来了一系列问题。无线电能传输是一种利用无线电传输电能的技术，最早由尼古拉特斯拉提出，与传统的电能传输方式相比，无线电能传输的过程中供电和用电之间不存在电的直接连接，避免了裸露导体和接触火花，具有使用安全、方便等优点，因而受到了广大研究工作者的关注和重视。无线电能传输技术应用领域非常广泛，特别是在军事、矿山、水下、医疗、石油、交通等特殊和恶劣环境下具有广泛的应用前景。因此，对于无线电能传输技术的研究有着非常深远的意义。

对于有供电电压等级的直流负载，无线电能传输系统往往受负载的接入而发生频率漂移或功率无法输出等一系列问题，这影响到无线电能传输技术的实用化发展。而目前传统桥式整流装置对高频无线电能传输系统的不适用性，主要体现在虚高电压、高谐波系数及整流管发热严重等问题上，不能满足无线电能传输技术对负载接入的高敏感性，且不具备通用性。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种多电压等级间自适应切换的直流负载无线供电系统，解决了无线电能传输系统能量输出抗干扰能力差的问题，且适用不同电压等级的负载。

技术方案：一种多电压等级间自适应切换的直流负载无线供电系统，包括能量无线发射系统、能量无线接收系统以及电压等级可调式抗干扰稳压系统；所述能量无线发射系统通过磁谐振方式将电能传输至所述能量无线接收系统；所述电压等级可调式抗干扰稳压系统用于根据负载所需电压等级自适应调节输出稳压直流电；

其中，所述电压等级可调式抗干扰稳压系统包括磁悬浮飞轮储能系统、永磁无刷直流发电机、电压检测电路、电压分级控制器、可控互动开关阵列、稳压储能电容阵列、功率稳压管阵列；所述磁悬浮飞轮储能系统与永磁无刷直流发电机连接，磁悬浮飞轮储能系统的电能输入端连接所述能量无线接收系统；所述稳压储能电容阵列由第一至第n个储能电容依次顺序串联组成，所述功率稳压管阵列由第一至第n个功率稳压管依次顺序串联组成，所述稳压储能电容阵列和功率稳压管阵列并联在所述永磁无刷直流发电机的电流输出端；所述可控互动开关阵列包括n组可控功能开关队，第i组可控功能开关队由两只同时开通或关断的可控功能开关(S_i1、S_i2)组成，其中i＝1.2.3...n；所述第i组可控功能开关队中第一个可控功能开关(S_i1)的一端与第i、(i+1)个储能电容的连接点相连，所述第一个可控功能开关(S_i1)的另一端与第i、(i+1)个功率稳压管的连接点相连，所述第二个可控功能开关(S_i2)的一端与第i、(i+1)个功率稳压管的连接点相连，所述第二个可控功能开关(S_i2)的另一端连接负载的负极输入端，所述负载的正极输入端连接所述永磁无刷直流发电机的正极输出端；所述电压检测电路用于检测永磁无刷直流发电机输出的直流电压值，所述电压分级控制器用于根据所述直流电压值和负载所需电压等级的差值控制所述n组可控功能开关队中一组开关闭合。

有益效果：本发明的一种多电压等级间自适应切换的直流负载无线供电系统包括能量无线发射系统、能量无线接收系统以及电压等级可调式抗干扰稳压系统。能量无线发射系统通过磁谐振方式将电能传输至所述能量无线接收系统，电压等级可调式抗干扰稳压系统用于根据负载所需电压等级自适应调节输出稳压直流电。本发明的多电压等级间自适应切换的直流负载无线供电系统可在对电能质量要求较高的应用场合应用，如对锂电池的在线充电等，且可解决传统桥式整流装置对高频无线电能传输系统的不适用性，主要体现在虚高电压、高谐波系数及整流管发热严重等问题上，通过电能-机械能-电能的能量形式的变化，解决了无线电能传输系统能量输出抗干扰能力差的问题，可应用于多种电压等级直流负载的无线供电，不同电压等级间可自适应切换，提高了直流性负载供电的灵活性与稳定性。

附图说明

图1是种多电压等级间自适应切换的直流负载无线供电系统结构示意图；

图2是本发明的开关控制原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。