[发明专利]基于低频PWM整流器的磁耦合谐振式无线电能传输装置

摘要

本发明公开了一种基于低频PWM整流器的磁耦合谐振式无线传能装置，包括整流器，稳压电容，逆变功率开关，发射电路谐振电容，发射电路谐振线圈，发射电路电流采样电阻，接收电路谐振线圈，接收电路电流采样电阻，整流功率开关，谐振滤波电容，谐振滤波电感，负载电阻，发射端信号调理电路，发射端模数转换器，发射端微处理器，发射端高频逆变驱动电路，感应电压检测线圈，接收端信号调理电路，接收端模数转换器，接收端微处理器和PWM整流器驱动电路；本发明保证了发射回路的谐振实现了发射端工作频率的跟踪、接收电路的谐振及负载电压的恒定输出，大大降低了对功率开关器件工作频率的要求，并为装置提高电源工作频率提供了空间。

主权项

基于低频PWM整流器的磁耦合谐振式无线传能装置，包括整流器(1)，第一稳压电容(2)，第二稳压电容(3)，第一逆变功率开关(4)，第二逆变功率开关(5)，发射电路谐振电容(6)，发射电路谐振线圈(7)，发射电路电流采样电阻(8)，接收电路谐振线圈(9)，接收电路电流采样电阻(10)，第一整流功率开关(11)，第二整流功率开关(12)，第三稳压电容(13)，第四稳压电容(14)，谐振滤波电容(15)，谐振滤波电感(16)，负载电阻(17)，发射端信号调理电路(18)，发射端模数转换器(19)，发射端微处理器(20)，发射端高频逆变驱动电路(21)，第一感应电压检测线圈(22)，第二感应电压检测线圈(23)，接收端信号调理电路(24)，接收端模数转换器(25)，接收端微处理器(26)和PWM整流器驱动电路(27)，其特征在于第一稳压电容(2)、第二稳压电容(3)、第一逆变功率开关(4)和第二逆变功率开关(5)构成半桥逆变器，半桥逆变器的两个直流输入端子分别连接整流器(1)的两个输出端子，半桥逆变器的两个输出端子分别连接发射电路谐振电容(6)的一端和发射电路电流采样电阻(8)的一端，发射电路谐振电容(6)的另一端与发射电路谐振线圈(7)的一端相连接，发射电路电流采样电阻(8)的另一端与发射电路谐振线圈(7)的另一端相连接，发射端信号调理电路(18)将半桥逆变器的两个输出端子之间的电压和发射电路电流采样电阻(8)两端之间的电压差信号进行调理后送入发射端模数转换器(19)的两个输入端口，发射端微处理器(20)接受来自发射端模数转换器(19)的数字信号并经计算后产生频率可调的方波控制信号，该方波控制信号通过高频逆变驱动电路(21)驱动半桥逆变器的功率开关，第一整流功率开关(11)、第二整流功率开关(12)、第三稳压电容(13)和第四稳压电容(14)构成半桥PWM整流器，半桥PWM整流器交流侧的两个输入端子分别连接接收电路谐振线圈(9)的一端和接收电路电流采样电阻(10)的一端，接收电路谐振线圈(9)的另一端和接收电路电流采样电阻(10)的另一端相连，半桥PWM整流器直流侧的两个输出端子分别连接谐振滤波电容(15)的一端和谐振滤波电感(16)的一端，谐振滤波电容(15)的另一端和谐振滤波电感(16)的另一端相连，并且半桥PWM整流器直流侧的两个输出端子分别连接负载电阻(17)的两个端子，发射电路谐振线圈(7)和接收电路谐振线圈(9)平行同轴放置并相隔一定的距离，第一感应电压检测线圈(22)、第二感应电压检测线圈(23)与接收电路谐振线圈(9)同轴固定在同一平面内，第一感应电压检测线圈(22)、第二感应电压检测线圈(23)和接收电路谐振线圈的线圈半径各不相同，第一感应电压检测线圈(22)的非同名端与第二感应电压检测线圈(23)的非同名端相连，第一感应电压检测线圈(22)的同名端与第二感应电压检测线圈(23)的同名端与接收端信号调理电路(24)的第一个输入端口相连，接收电路电流采样电阻(10)的两端与接收端信号调理电路(24)的第二个输入端口相连，负载电阻(17)的两端与接收端信号调理电路(24)的第三个输入端口相连，接收端信号调理电路(24)的输出信号经接收端模数转换器(25)输入接收端微处理器(26)，接收端微处理器(26)计算后产生低频脉宽调制波形，并通过PWM整流器驱动电路(27)驱动半桥PWM整流器的功率开关，整流器(1)的两个输入端子为装置的电源输入端口，半桥PWM整流器直流侧的两个输出端子为装置的直流电压输出端口。