[发明专利]一种磁耦合并联谐振式无线电能传输装置

说明书

本发明涉及一种磁耦合并联谐振式无线电能传输装置，有三个部分构成，1，电源模块；2，频率跟随逆变电路模块；3，并联电磁谐振系统。采用了一种频率跟随高频逆变电路，该逆变电路开关管的驱动信号由电路自身产生，无需高频信号产生模块，而且逆变频率可自动跟随输出端的并联LC网络的固有谐振频率，整个系统始终工作在谐振状态，无需设计防失谐系统，从而有效地解决了磁耦合谐振系统中的频率跟踪问题，而且整个系统结构简单，成本较低。

技术领域

本发明属于无线电能传输技术领域，涉及一种磁耦合并联谐振式无线电能传输装置，具体涉及一种基于频率跟随高频逆变电路的磁耦合并联谐振式无线电能传输装置设计。

背景技术

无线电能传输系统不需要以电缆为媒介就可以进行电能传输，最近几年已经得到了快速的发展。目前世面上主流的三种无线电能传输系统是，电磁感应式，微波式和磁耦合谐振式。其中磁耦合谐振式传输距离远，传输功率和效率都较高，近几年掀起了研究热潮。磁耦合谐振式是在电磁感应原理的基础上应用了共振现象，从而可以实现较远距离的功率传输，一般大于30cm，且有良好的穿透性，能量只在共振系统中传输，对共振系统之外的物体无影响。目前世面上的磁耦合谐振式无线电能传输装置设计思路是:首先设计一款高频交流电源，可以采用设计桥式逆变电路的方式或者是对高频小信号进行功率放大得到高频交流电源，然后再设计电磁发射系统和电磁接收系统，控制高频交流电源的频率，电磁发射系统谐振频率和电磁接收系统的谐振频率三者相同，同时为保证系统的稳定性，还要设计频率闭环控制系统，时刻检测电磁谐振系统的谐振频率使高频电源的频率与电磁谐振系统的谐振频率，防止失谐。根据以上设计步骤可以实现无线电能传输系统的设计，但整个装置部件很多，系统复杂，规模较大，设计成本高。其中防失谐系统，闭环频率跟踪系统的设计，难度较大，系统工作稳定性难以保证，而且许多磁耦合谐振式无线电能传输系统多设计成串联谐振式，少有使用并联谐振。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种磁耦合并联谐振式无线电能传输装置。

技术方案

一种磁耦合并联谐振式无线电能传输装置，其特征在于包括电源模块、频率跟随逆变电路模块和并联电磁谐振系统；所述频率跟随逆变电路模块包括两个相同的MOS管Q1和Q2，电感扼流圈RFC1和RFC2，钳位二极管D₃和D₄，偏置电阻R₁，R₂，R₃和R₄；所述并联电磁谐振系统包括L1，C1和L2，C2；具体连接关系为：电源两端并联四条串联电路：R₁与R₂串联，R₃与R₄串联，RFC1与MOS管Q1串联，RFC2与MOS管Q2串联，D₁为MOS管Q1的寄生二极管，D₂为MOS管Q2的寄生二极管；MOS管Q1的门极与R₁与R₂串联电路的中点连接，MOS管Q2的门极与R₃与R₄串联电路的中点连接，钳位二极管D₃与MOS管Q2的漏极连接，钳位二极管D₄与MOS管Q1的漏极连接，L1电感与C1电容并联后与MOS管Q1的漏极和MOS管Q2的漏极连接，L2电感与C2电容并联后与负载连接；所述D₁和D₂为MOS管Q1和Q2的寄生二极管；所述二极管D₃和D₄采用相同的二极管；所述高频电感扼流圈RFC₁和RFC₂采用相同的高频电感扼流圈；所述R₂与R₄阻值相同；所述L1电感与L2电感感值相同；所述C1电容与C2电容容值相同。

所述两个相同的MOS管Q1和Q2采用碳化硅开关管C2M0040120D。