[发明专利]一种电磁感应能量传递装置

说明书

本发明实施例公开了一种电磁感应能量传递装置。电磁感应能量传递装置，包括第一变换器、初级谐振模块、次级接收线圈和用电器；第一变换器的第一输入端和第二输入端分别与直流电连接，第一变换器的第一输出端与初级谐振模块的第一端连接，第一变换器的第二输出端与初级谐振模块的第二端连接；初级谐振模块包括初级谐振电容、第一电感和第二电感，第二电感与次级接收线圈之间存在电磁耦合，次级接收线圈用于接收第二电感通过电磁耦合产生的电磁场能量，次级接收线圈还用于将电磁场能量转变为交变电能量并传递给用电器。本发明可以保证电磁感应能量传递装置既能在参数时变情况下满足系统谐振要求，实现频率跟踪，又能方便的对功率进行调节。

技术领域

本发明实施例涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种电磁感应能量传递装置。

背景技术

电力电子变换器是一种应用十分广泛的电力电子设备，是一种基于电磁感应的能量传递装置，它可将交流电变为直流电(AC/DC)、直流电变为交流电(DC/AC)或者直流电变为直流电(DC/DC)。电力电子变换器的理论基础是借助电磁能量波将能量从初级传递到次级，电磁能量波在传递过程中由于存在漏感，无法将初级的能量完全传递到次级，因此电磁感应能量传递装置都会设置谐振模块进行补偿。由于增加谐振模块提高了电磁感应能量传递装置阶数，变换器和谐振模块之间会产生强烈耦合和粘黏性。为了提高效率和保证开关器件工作在软开关条件，电磁感应能量传递装置都需要在谐振条件下工作，系统受到频率强约束。为了保证安全有效工作，主流的电磁感应能量传递装置研究与应用大都围绕以系统工作在谐振频率为约束、以寻找频率跟踪方法为手段的控制理念而进行。然而在实际应用中，由于系统参数无规则时变的特点，系统的谐振条件始终处于变化之中，频率约束条件难以得到满足，系统参数时变与谐振频率约束之间存在矛盾。因此，电磁感应能量传递装置在实用中，特别是被应用在无线能量传输领域时，如何保证系统谐振，也就是如何实现频率跟踪是必须要解决的一个问题。

功率控制是电磁感应能量传递装置需要解决的另一个问题。传统电磁感应能量传递装置由于具有强耦合性和粘黏性的特点，在谐振情况下初次级、开关之间会相互影响，电力电子系统中常用的脉宽调制功率控制方法不能用在这里。目前电磁感应能量传递装置采用的功率控制方法是采用移相法和调频法。不论是移相法还是调频法，系统工作频率都必须收到谐振频率约束，实际工作点都在谐振频率的基础上偏离软开关工作点。鉴于电磁感应能量传递装置还存在上述问题，众多学者和工程人员都在寻找更好的拓扑结构和控制方法。

发明内容

本发明提供一种电磁感应能量传递装置，保证电磁感应能量传递装置既能在参数时变情况下满足系统谐振要求，实现频率跟踪，又能方便的对功率进行调节。

根据本发明的一方面，提供了一种电磁感应能量传递装置，电磁感应能量传递装置包括：第一变换器、初级谐振模块、次级接收线圈和用电器；

所述第一变换器的第一输入端和第二输入端分别与直流电连接，所述第一变换器的第一输出端与所述初级谐振模块的第一端连接，所述第一变换器的第二输出端与所述初级谐振模块的第二端连接；

所述初级谐振模块包括初级谐振电容、第一电感和第二电感，所述第一电感和所述第二电感串联后与所述初级谐振电容并联于所述初级谐振模块的第一端和第二端之间；

所述第一电感中存储的磁场能量用于形成所述电磁感应能量传递装置的软开关工作条件，所述第二电感与所述次级接收线圈之间存在电磁耦合，所述次级接收线圈用于接收所述第二电感通过电磁耦合产生的电磁场能量，所述次级接收线圈还用于将所述电磁场能量转变为交变电能量并传递给所述用电器；

所述用电器用于利用所述交变电能量驱动电力装置工作；或者，所述用电器用于将所述交变电能量作为电能量进行存储；

所述电磁感应能量传递装置包括：能量注入模式、谐振模式和钳位模式；

所述能量注入模式具体为所述第一变换器通过所述初级谐振模块的第一端或第二端向所述第一电感和所述第二电感中注入电流，为所述初级谐振模块注入磁场能量；