[发明专利]自动变频及谐振匹配的谐振式无线电能传输系统

摘要

一种自动变频及谐振匹配的谐振式无线电能传输系统，其能量发射端的隔离电源组给控制电路高频信号发生单元、高频驱动单元、主电路功率放大单元供电。信号发生单元的高频信号发生单元连接信号隔离单元，信号隔离单元连接高频驱动单元，高频驱动单元连接变频及功率放大单元，变频及功率放大单元连接电控开关组。电控开关组连接第一匹配电容组(C_t)，第一匹配电容组(C_t)连接发射线圈。第一匹配电容组(C_t)和发射线圈组成谐振发射电路。使能控制单元同时连接高频信号发生单元和电控开关组。能量接收端的接收线圈组连接第二匹配电容组(C_r)，接收线圈组和第二匹配电容组(C_r)组成谐振接收电路，通过频率调理给工作负载供电。

主权项

一种自动变频及谐振匹配的谐振式无线电能传输系统，由能量发射端和能量接收端组成，通过耦合谐振方式进行电能的无线传输；所述的能量发射端由隔离电源组、信号发生单元、信号隔离单元、高频驱动单元、变频及功率放大单元、电控开关组、第一匹配电容组和发射线圈组成；所述的隔离电源组包括控制电路DC和主电路DC；所述的第一匹配电容组和发射线圈构成谐振发射电路；能量接收端由接收线圈、第二匹配电容组、频率调理及工作负载组成，第二匹配电容组和接收线圈构成谐振接收电路；所述能量发射端的隔离电源组中的控制电路DC连接信号发生单元、高频驱动单元和变频及功率放大单元；主电路DC连接变频及功率放大单元；所述的信号发生单元包括使能控制单元和高频信号发生单元，所述的使能控制单元的输出端分别连接高频信号发生单元输入端及电控开关组的输入端，高频信号发生单元的输出端连接信号隔离单元输入端，信号隔离单元输出端连接高频驱动的输入端，高频驱动的输出端连接变频及功率放大单元的输入端，变频及功率放大单元的输出端连接电控开关组的输入端，电控开关组的输出端连接第一匹配电容组的输入端，第一匹配电容组的输出端连接发射线圈的输入端；所述能量接收端的接收线圈组连接第二匹配电容组的输入端，第二匹配电容组的输出端连接频率调理单元的输入端，频率调理单元的输出端连接工作负载；所述的自动变频及谐振匹配的谐振式无线电能传输系统；所述的信号发生单元由FPGA实现，其使能控制单元实现自动变频选择和谐振发射电路支路选择；其高频信号发生单元实现任意占空比、62.5kHz～10MHz频率范围内任意高频信号的产生；所述的自动变频及谐振匹配的谐振式无线电能传输系统，其特征在于，所述的使能控制单元包括分频器、计数器和时序存储器；高频信号发生单元包括频率整数控制模块、频率调整系数模块、控制字调整、相位累加器、地址调整模块，以及波形存储器；FPGA的时钟f_clk给入分频器的输入端；分频器的输出端同时连接计数器的输入端和时序存储器的输入端，计数器的输出端连接时序存储器的输入端，时序存储器的输出端分别连接电控开关组和频率整数控制模块，时钟f_clk连接频率整数控制模块的输入端，频率整数控制模块和频率调整系数模块的输出端分别连接控制字调整的输入端，控制字调整的输入端连接相位累加器的输入端，相位累加器的输出端连接地址调整模块的输入端，地址调整模块的输出端连接波形存储器的输入端，时钟f_clk同时连接相位累加器、地址调整模块和波形存储器，时序存储器的输出使能控制包括谐振发射电路支路选择控制和高频信号发生频率选择控制，谐振发射电路支路选择控制信号输入给高频电控开关组，实现谐振发射电路支路的选择控制，同时频率选择控制信号给入频率整数控制模块，进行高频信号发生单元相应谐振频率的选择。