[实用新型]基于低频PWM整流器的磁耦合谐振式无线电能传输装置

说明书

技术领域

本实用新型属于无线电能传输技术领域，尤其涉及一种磁耦合谐振式无线电能传输装置，具体地说是一种基于低频PWM整流器的磁耦合谐振式无线电能传输装置。

背景技术

无线电能传输是一种使用灵活方便的电能传输方式，它克服了传统导线传输方式中存在的接触磨损、易产生电火花等问题，提高了系统的安全可靠性。目前无线电能传输主要分为辐射式、电磁感应式和磁耦合谐振式三类技术，其中磁耦合谐振式无线电能传输技术在同时需要兼顾传输距离和传输功率时具有明显的优势。

理想的磁耦合谐振式无线电能传输是通过具有相同谐振频率的发射电路和接收电路在高频激励下发生共振实现的，因此调谐是磁耦合谐振式无线电能传输的关键技术。针对磁耦合谐振式无线电能传输中存在的调谐问题，目前普遍采用的方法主要有调节电源频率和调节电容或电感等谐振网络元件参数两种。当调节电源频率时，发射电路可以通过对接收电路的电流、电压及输出功率等参数的监测了解接收电路的工作状态，并相应地调节电源频率达到系统谐振的状态。但是当发射电路和单个或多个接收电路谐振频率不一致时，调节电源频率的方法将难以保证高效率的电能传输以及对各个负载的有效供电。采用调节电容阵列进行调谐的方法具有控制量不连续的问题。相控电感的调谐在大范围内进行调节时会引入较大的谐波，因此往往用在谐振频率附近进行的微调。对于接收电路来讲，当接收电路谐振线圈的感应电压与电流相位一致时，接收电路达到谐振，因此可以将接收电路谐振线圈的感应电压作为接收电路调谐控制的参考量。但是要准确测量有电流流过的接收电路谐振线圈的感应电压比较困难，这是因为接收电路谐振线圈本身存在着电阻和自感。如果直接测量接收电路谐振线圈的端口电压，然后计算并扣除电阻和自感的压降，那么电阻、自感及谐振线圈电流的测量误差，以 及运行中电阻和自感的变化等都会影响谐振线圈感应电压的测量准确度。除了调谐以外，接收电路接收到的高频电能一般需要经过整流才能向负载供电。目前通常采用不可控二极管桥式整流得到直流输出电压，但是由于无线传输距离的不确定性导致发射电路和接收电路耦合谐振线圈之间互感的变化，从而使得该直流输出电压的幅值不能保持恒定，影响了使用。因此这里提出一种基于低频PWM整流器的磁耦合谐振式无线电能传输装置，它利用安装在接受电路侧的双感应电压检测线圈检测出接收电路谐振线圈的感应电压，并将此感应电压作为接收电路调谐控制的参考量，同时利用半桥PWM整流器实现接收电路的谐振控制及恒定电压的输出，同时调节发射电路的高频电源频率实现发射电路的谐振，当高频电源频率发生变化时，双感应电压检测线圈检测出的接收电路谐振线圈的感应电压的频率同步发生变化，因此半桥PWM整流器可以跟踪高频电源频率的变化并实现接收电路的谐振控制，并且半桥PWM整流器采用低频脉宽调制技术，降低了功率开关工作频率的要求，目前这样的磁耦合谐振式无线电能传输装置未见有专利和其它文献报道。

发明内容

本实用新型所要解决的是现有技术存在的上述问题旨在提供一种基于低频PWM整流器的磁耦合谐振式无线电能传输装置，该装置的接收电路能在跟踪发射电路电源频率变化的基础上实现谐振状态，同时利用低频脉宽调制技术降低PWM整流器功率开关工作频率的要求。