[發明專利]感應耦合式電能傳輸裝置

在審

• 申請號: 201010114567.3
• 申請日: 2010-02-26
• 公開（公告）號: CN101789637A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 徐明
• 申請（專利權）人: 南京博蘭得電子科技有限公司
• 主分類號: H02J17/00
• 分類號: H02J17/00;H01F27/28
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明涉及一種感應耦合式電能傳輸裝置，屬于無線電能傳輸裝置的技術領域。

背景技術

現有電能傳輸包括導線直接接觸進行電能傳輸和非接觸電能傳輸。

自從1831年法拉第揭示電磁感應現象以來，電能的傳輸主要是由導線直接接觸進行 的，電氣設備一般通過插頭和插座等電連接器的接觸進行供電。這種傳輸方式由于存在 摩擦、磨損和導線的裸露，很容易產生接觸火花，影響了供電的安全性和可靠性，縮短 了電氣設備的使用壽命。在礦井、油田鉆采等場合，采用傳統的導線直接接觸供電方式， 因接觸摩擦產生的微小電火花，很容易引起爆炸，造成重大事故。在水下場合，導線直 接接觸供電存在電擊的潛在危險。在給運動設備進行供電時，一般采用滑動接觸供電的 方式，存在滑動磨損，接觸火花，碳積和不安全裸露導線等缺點。此外在航空航天、機 器人、醫療器械、照明、便攜式電子產品等場合，非接觸電能傳輸技術也有廣泛的應用 前景，它解決了傳統導線直接接觸供電的缺陷，是一種有效、安全的電能傳輸方法。

在我國，非接觸電能傳輸技術的研究剛開始起步，非接觸電能傳輸系統利用電磁感 應理論實現電能的傳輸，能量傳輸框圖如圖1所示，以可分離變壓器為分界點，能量傳 輸框圖由兩大部分組成，變壓器原邊由交流電網輸入，整流濾波成直流電，并經過功率 因數校正，通過高頻逆變給變壓器原邊能量發射線圈提供高頻交變電流。通過原邊能量 發射線圈與副邊能量接收線圈的感應電磁耦合將電能經過整流濾波和功率調節后提供給 用電設備。變壓器原、副邊之間采用無線通訊的方式對能量變換進行檢測和控制。如2006 年12月8日公開號為CN1996711A的發明申請以及2007年10月28日公開號為 CN101202570A的發明申請，其中可分離變壓器的原邊磁芯和副邊磁芯是可分離的，這 和傳統開關電源中的變壓器有很大的不同，原副邊之間有較大氣隙所以有較大的漏感， 由于較大的漏感的存在使得非接觸電能傳輸效率低，大大限制了這種技術的發展。

發明內容

本發明目的是針對背景技術中提及的現有有線、無線電能傳輸技術存在的缺陷提供 一種感應耦合式電能傳輸裝置。

本發明為實現上述目的，采用如下技術方案：

本發明感應耦合式電能傳輸裝置，由逆變器串接可分離變壓器構成，其特征在于所 述可分離變壓器的原邊及副邊的一端分別串接諧振電容，使得可分離變壓器的原邊及副 邊諧振，其中L_k1，L_k2分別表示所述可分離變壓器的原邊及副邊漏 電感的電感量，C_r2，C_r1分別表示所述可分離變壓器的原邊及副邊諧振電容的電容值。

當所述可分離變壓器的原邊繞組和副邊繞組的匝比是1∶1，且結構、繞制方法完全 相同時，所述原邊及副邊漏電感具有如下關系：L_K1＝L_K2。

所述原邊及副邊諧振電容具有如下關系：C_r2＝C_r1。

所述逆變器與感應耦合式電能傳輸裝置的輸出端之間串接控制電路。 所述控制電路由誤差補償放大器串接移相控制器構成，其中誤差補償放大器的一個輸入 端接副邊諧振電容的輸出端即所述感應耦合式電能傳輸裝置的輸出端，用于檢測負載的 輸入電壓，誤差補償放大器的另一個輸入端接外部基準電壓；移相控制器的輸出端提供 逆變器的開關信號，調節逆變器的輸出電壓基波的幅值。

所述控制電路由誤差補償放大器串接電壓控制振蕩器構成，其中誤差補償放大器的一個 輸入端接副邊諧振電容的輸出端即所述感應耦合式電能傳輸裝置的輸出端，用于檢測負 載的輸入電壓，誤差補償放大器的另一個輸入端接外部基準電壓；電壓控制振蕩器的輸 出端接逆變器的輸入端，通過變頻控制實現輸出電壓的調節。