[發(fā)明專利]一種智能脈沖式無線電能傳輸裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210007658.6
• 申請(qǐng)日: 2012-01-12
• 公開（公告）號(hào): CN102570631A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張獻(xiàn);楊慶新;李勁松;高圣偉;金亮;閆榮格
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J17/00
• 分類號(hào): H02J17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種智能脈沖式無線電能傳輸裝置的設(shè)計(jì)。特別是涉及一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，低成本，智能化，控制簡(jiǎn)便、靈活，不易受干擾的多種脈沖模式的能量傳送裝置。

背景技術(shù)

無接觸電能傳輸技術(shù)作為新的電能儲(chǔ)存和傳輸技術(shù)越來越受到國(guó)內(nèi)外研究人員的關(guān)注，在電動(dòng)汽車、航空航天、電力系統(tǒng)、能源交通、生物醫(yī)療、通訊技術(shù)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。其中電磁耦合諧振技術(shù)利用非輻射電磁場(chǎng)近場(chǎng)區(qū)域完成電能傳輸，一方面較之電磁感應(yīng)式傳能，在傳輸距離上有了很大的擴(kuò)展，為用電設(shè)備獲取電能帶來更大的自由；另一方面相比電磁輻射式傳能，近場(chǎng)區(qū)域能量具有非輻射的特點(diǎn)，因此該技術(shù)有較好的安全性，且電能發(fā)射端與接收端的設(shè)計(jì)難度也能得到很大的緩解，目前得到很大的關(guān)注和研究。

本發(fā)明主要針對(duì)目前常用的持續(xù)型電磁耦合諧振傳能裝置在工作時(shí)所需的工作時(shí)間長(zhǎng)且能量密度分散的缺點(diǎn)，給出了一種具有集中功率智能脈沖式無線電能傳輸裝置的基本原理和設(shè)計(jì)方法。其中采用帶火花間隙的大功率電容矩陣實(shí)現(xiàn)脈沖發(fā)生功能，并通過單片機(jī)經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)觸發(fā)控制，從而實(shí)現(xiàn)大功率可控脈沖輸出的功能，具有操作靈活、結(jié)構(gòu)輕便和可持續(xù)工作的特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，在脈沖發(fā)生的基礎(chǔ)上，通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)能量傳輸次數(shù)及模式的只能控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)接收線圈短時(shí)、集中的能量無線傳輸。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種智能脈沖式無線電能傳輸裝置，包括有脈沖發(fā)生電路(5)，還設(shè)置有：控制電路(3)，通過220V工頻電源(1)及工頻整流電路(2)進(jìn)行供電，用于接收脈沖發(fā)生電路(5)的信號(hào)，并根據(jù)所接收的信號(hào)發(fā)出對(duì)脈沖發(fā)生電路(5)進(jìn)行控制的激光信號(hào)；觸發(fā)電路(4)，用于接收控制電路(3)所發(fā)出的激光信號(hào)，并使脈沖發(fā)生電路(5)處于導(dǎo)通工作狀態(tài)。脈沖發(fā)生電路(5)輸出端與能量發(fā)射線圈(6)相連接，在脈沖能量產(chǎn)生后，通過電磁場(chǎng)的耦合作用將能量傳輸?shù)侥芰拷邮站€圈(7)。

所述的工頻整流電路(2)通過220V工頻電源(1)進(jìn)行供電，將工頻交流電整流為直流后向控制電路(3)進(jìn)行饋電。

所述的控制電路(3)包括有接收脈沖發(fā)生電路(5)所發(fā)出的電磁波信號(hào)的感應(yīng)天線(31)，與感應(yīng)天線(31)相連的單片機(jī)(32)，以及與單片機(jī)(32)相連的控制輸出(33)；所述的控制輸出(33)是由激光二極管D和光敏三極管Q組成，光敏三極管Q接收激光二極管D的激光信號(hào)，并通過集電極與觸發(fā)電路(1)相連向其輸出控制信號(hào)(C)，光敏三極管Q的發(fā)射極接地。

所述的觸發(fā)電路(4)包括有繼電器KM1、大功率晶體管Q1和行輸出變壓器T，其中，繼電器KM1線圈一端連接控制電路(3)中光敏三極管Q的集電極，接收控制信號(hào)(C)，另一端連接24V電源；繼電器KM1的開關(guān)K1一端連接一個(gè)獨(dú)立于控制電路的24V電源，另一端連接行輸出變壓器T輸入端的6腳；大功率晶體管Q1發(fā)射極接地，集電極連接行輸出變壓器T輸入端的7腳，基極通過電阻R1連接行輸出變壓器T輸入端的5腳；行輸出變壓器T輸8腳為輸出端，通過高壓硅堆D1連接脈沖發(fā)生電路(5)，行輸出變壓器T輸出端4腳接地。

所述的脈沖發(fā)生電路(5)是由多電容C并聯(lián)構(gòu)成充電能量網(wǎng)絡(luò)，在每?jī)蓚€(gè)電容C之間通過放電球隙(g)相連；所述的脈沖發(fā)生電路(5)的輸入端連接觸發(fā)電路(4)的輸出端(HV)，輸出端構(gòu)成放電終端，對(duì)地進(jìn)行脈沖放電。

所述的能量發(fā)射線圈(6)與能量接收線圈(7)是由紫銅管或者導(dǎo)線繞制的諧振頻率相同、品質(zhì)因數(shù)很高且結(jié)構(gòu)對(duì)稱的一組諧振器，二者負(fù)責(zé)將脈沖能量高效的從能量發(fā)射線圈(6)無線傳送到能量接收線圈(7)。

本發(fā)明的智能脈沖式無線電能傳輸裝置，通過單片機(jī)、傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在一定范圍內(nèi)檢測(cè)并控制脈沖的次數(shù)，滿足實(shí)際使用中的需要。實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)在強(qiáng)電磁脈沖的影響下對(duì)電路進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)放電脈沖可控性，使得電磁脈沖能量智能的按照要求進(jìn)行無線的傳遞，針對(duì)目前常用的持續(xù)型電磁耦合諧振傳能裝置在工作時(shí)所需的工作時(shí)間長(zhǎng)且能量密度分散的缺點(diǎn)一種有效的解決方案。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)原理圖；

圖2是信號(hào)電路觸發(fā)的原理圖；

圖3是短時(shí)集中大功率脈沖發(fā)生電路的原理圖；

圖4是激光控制信號(hào)電路的原理圖。

圖5是脈沖能量無線傳輸原理圖

其中：

1：220V工頻電源????????2：工頻整流電路

3：控制電路????????????31：感應(yīng)天線：