[发明专利]一种空间无线供电桩

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种空间无线供电桩。

背景技术

无线电能传输，提供了一种方便、安全的供电方式，已经在医疗、工业、电器等领域取得广泛应用，特别是在电动汽车无线充电方面，已经将无线供电提升到相对较大功率和较远距离的层次。对于分布在智能电网中的各类监控与测量用的传感器，对其更换电池维护，耗费人力财力；而对于用户住所，墙壁内的布线以及电器设备的尾线等也时常会引起生活的不便，甚至威胁到人身安全。因此，对一个空间区域，比如房间或者小区进行无线供电，可以让用电更加安全和便捷。目前，对于无线电能传输方面的研究多数停留在单维度，点对点的方面，实现三维空间的任意区域的无线供电可以扩展无线电能传输的应用范畴。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种空间无线供电桩，实现三维空间的任意区域的无线供电。

技术方案：一种空间无线供电桩，包括高频功率电源、移相配电器、空间无线供电线圈以及三组匹配电容；其中，所述空间无线供电线圈包括结构相同的三个线圈，所述三个线圈两两互相垂直，三个线圈的圆心重合设置；所述高频功率电源用于输出三路高频交流电到所述移相配电器；所述移相配电器用于对所述三路高频交流电进行相序调制后输出三路高频交流电到所述空间无线供电线圈；所述空间无线供电线圈中的三个线圈分别串联一组匹配电容后对应连接所述移相配电器输出的一路高频交流电，所述每个线圈与连接的匹配电容构成串联谐振，其谐振频率与所述高频功率电源输出的高频交流电频率一致；其中，所述移相配电器输出的三路高频交流电的相序满足如下三个要求之一：

(1)三路相序相同，或其中两路相序相同，另一路相差T/2相序；

(2)两两相差T/4相序，或其中两路相序相同，另一路相差T/4相序；

(3)两两相差T/8相序。

进一步的，所述的空间无线供电桩还包括组网接口，所述组网接口用于连接上层供电调度机构。

有益效果：本发明的一种空间无线供电桩，用于三维空间的无线供电。构造了实现三维空间电能无线传输的线圈结构，串入匹配电容，并接入高频电流，使用磁耦合谐振的无线电能传输技术对空间分布的负荷供电。通过调节移相配电器输出电流的相序，可以实现三维空间各个卦限的定向供电。通过组网接口，可以扩大供电桩的供电范围，实现多台无线供电桩的联合供电，根据需要，对每台供电桩的供电区域进行控制。

附图说明

图1为本发明空间无线供电桩的结构示意图；

图2为空间无线供电线圈将三维空间分出的8个卦限与4组空间区域；

图3为移相配电器输出电流相序与一个磁场增益卦限的关系；

图4为移相配电器输出电流相序与两个磁场增益卦限的关系；

图5为移相配电器输出电流相序与三个磁场增益卦限的关系；

图6为本发明空间无线供电桩的组网示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

如图1所示，一种空间无线供电桩，包括高频功率电源1、移相配电器2、支柱3、空间无线供电线圈5、三组陶瓷匹配电容4以及组网接口6。其中，空间无线供电线圈包括结构相同的三个线圈，三个线圈两两互相垂直，且三个线圈的圆心重合设置。高频功率电源1使用移相全桥零电压开关PWM电路，将市电接入后进行高频逆变，输出200kHz以上且频率可调的三路高频交流电到移相配电器，并通过调节全桥零电压开关PWM电路的驱动脉冲的相差来实现输出功率的调节。移相配电器2根据需要分配电能的空间区域，对三路高频交流电进行相序调制，输出三路高频交流电到所述空间无线供电线圈，进行三维空间的分区域定向供电。其中，移相配电器输出的三路高频交流电的相序满足如下三个要求之一：

(1)三路相序相同，或其中两路相序相同，另一路相差T/2相序；

(2)两两相差T/4相序，或其中两路相序相同，另一路相差T/4相序；

(3)两两相差T/8相序。

空间无线供电线圈中的三个线圈分别串联一组陶瓷匹配电容4后对应连接移相配电器输出的一路高频交流电，每个线圈与连接的匹配电容4构成串联谐振，其谐振频率与高频功率电源1输出的高频交流电频率一致。支柱3使用塑料材质，用于支撑和固定空间无线供电线圈5。