[發(fā)明專(zhuān)利]無(wú)線(xiàn)電能傳輸系統(tǒng)自激跟蹤功率放大器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210401022.X
• 申請(qǐng)日: 2012-10-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102891539A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張獻(xiàn);楊慶新;李勁松;金亮
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 天津工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02J17/00
• 分類(lèi)號(hào): H02J17/00;H03F1/34
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

無(wú)線(xiàn)電能傳輸技術(shù)是目前電氣工程領(lǐng)域最活躍的熱點(diǎn)研究方向之一，是集基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究為一體的前沿課題，是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界和工業(yè)界探索的一個(gè)多學(xué)科強(qiáng)交叉的新的研究領(lǐng)域，涵蓋電磁場(chǎng)、電力電子技術(shù)、電力系統(tǒng)、控制技術(shù)、物理學(xué)、材料學(xué)、信息技術(shù)等諸多技術(shù)領(lǐng)域。采用無(wú)線(xiàn)供電方式能夠有效克服電線(xiàn)連接方式存在的各類(lèi)缺陷，實(shí)現(xiàn)電子電器的自由供電，具有重要的應(yīng)用預(yù)期和廣闊的發(fā)展前景。

本發(fā)明——無(wú)線(xiàn)電能傳輸系統(tǒng)自激跟蹤功率放大器，基于無(wú)線(xiàn)電能傳輸技術(shù)原理，遵從自激振蕩放大以及優(yōu)化設(shè)計(jì)的理念，設(shè)計(jì)出高效無(wú)線(xiàn)電能傳輸電源放大器，能夠充分發(fā)揮電磁耦合諧振系統(tǒng)的電氣特性，可為向數(shù)米范圍內(nèi)的負(fù)載無(wú)線(xiàn)供電時(shí)提供可靠電源保障，可以廣泛應(yīng)用于公共用電場(chǎng)合或各種存在安全隱患的用電環(huán)境。

背景技術(shù)

無(wú)線(xiàn)電能傳輸技術(shù)大致可分為三種：第一種為感應(yīng)耦合式電能傳輸，它利用松耦合變壓器原理進(jìn)行傳能，發(fā)射端與接收端一般存在降低回路磁阻的鐵心裝置。第二種為電磁耦合諧振式電能傳輸，通過(guò)高品質(zhì)因數(shù)的諧振器上電感與分布式電容發(fā)生諧振傳輸能量。第三種為電磁輻射式電能傳輸，在該技術(shù)中電能被轉(zhuǎn)換為微波形式，傳輸距離超過(guò)數(shù)千米，可實(shí)現(xiàn)電能的遠(yuǎn)程傳送。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；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)，該技術(shù)有較好的安全性，因此目前得到很大的關(guān)注和研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，在自激振蕩放大以及優(yōu)化設(shè)計(jì)的理念引導(dǎo)下，對(duì)電磁耦合諧振式無(wú)線(xiàn)電能傳輸系統(tǒng)高頻電源進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)高效可靠的自激跟蹤功率放大器。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：無(wú)線(xiàn)電能傳輸系統(tǒng)自激跟蹤功率放大器，包括有直流電源(1)通過(guò)限壓保護(hù)(2)后連接選頻網(wǎng)絡(luò)(3)，在經(jīng)過(guò)抬壓環(huán)節(jié)(4)、反饋調(diào)節(jié)(5)、放大環(huán)節(jié)(6)組成的網(wǎng)絡(luò)后，能量持續(xù)振蕩并被放大，最終加載到源線(xiàn)圈(7)上，完成高頻大功率輸出。

所述的抬壓環(huán)節(jié)(4)通過(guò)具有一定橫截面積的低損耗利茲線(xiàn)繞制而成，包括初級(jí)低壓側(cè)與次級(jí)高壓側(cè)兩部分。初級(jí)低壓側(cè)采用匝數(shù)較少且橫截面及較大的利茲線(xiàn)繞制，而次級(jí)高壓側(cè)采用匝數(shù)較多且橫截面及較小的利茲線(xiàn)繞制，從而可以通過(guò)電磁感應(yīng)的原理將低壓大電流轉(zhuǎn)功率轉(zhuǎn)換為高壓小電流功率。

所述的反饋調(diào)節(jié)(5)采用放大器電路實(shí)現(xiàn)，其中包含限流電阻，基極電阻，偏置電阻與反饋電阻，并通過(guò)電阻上分壓比例調(diào)整反饋的程度。

所述的源線(xiàn)圈(7)通過(guò)具有一定厚度的單圈低損耗紫銅管表明經(jīng)過(guò)鍍銀防銹處理后實(shí)現(xiàn)，自身具有一定電感量，負(fù)責(zé)加載高頻電磁能量。源線(xiàn)圈(7)和抬壓環(huán)節(jié)(4)的電感量串聯(lián)后與選頻網(wǎng)絡(luò)(3)的電容并聯(lián)共同決定了功率放大器的工作頻率。

本發(fā)明的無(wú)線(xiàn)電能傳輸系統(tǒng)自激跟蹤功率放大器，通過(guò)直流電源(1)經(jīng)限壓保護(hù)(2)后加載至放大環(huán)節(jié)(6)上，在反饋調(diào)節(jié)(5)及等效電感與電容的作用下配合放大環(huán)節(jié)(6)中功率放大管的非線(xiàn)性穩(wěn)幅特性實(shí)現(xiàn)高頻電磁振蕩，將直流電磁功率轉(zhuǎn)換為高頻電磁功率并加載至源線(xiàn)圈(7)上，從而為實(shí)現(xiàn)數(shù)米范圍內(nèi)高效可靠的無(wú)線(xiàn)電能傳輸提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)圖；

圖2是抬壓環(huán)節(jié)(4)的結(jié)構(gòu)圖；

圖3是反饋調(diào)節(jié)(5)的結(jié)構(gòu)圖；

圖4是源線(xiàn)圈(7)的結(jié)構(gòu)圖；

圖5是無(wú)線(xiàn)電能傳輸系統(tǒng)自激跟蹤功率放大器的工作原理圖。

其中：

(1)：直流電源；(2)：限壓保護(hù)；(3)：選頻網(wǎng)絡(luò)；(4)：抬壓環(huán)節(jié)；(5)：反饋調(diào)節(jié)；(6)：放大環(huán)節(jié)；(7)：源線(xiàn)圈。

R₁：限流電阻??R₂：基極電阻??R₃與R₄：偏置電阻??R₅與R₇：反饋電阻??R₆：負(fù)載電阻C₁：粗調(diào)固定電容??C₂：微調(diào)可變電容??C₃：反饋電容??C₄：交流旁路電容MOS：mosfet場(chǎng)效晶體管??BG：反饋用晶體管??L_s：源線(xiàn)圈電感

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)例和附圖對(duì)本發(fā)明的無(wú)線(xiàn)電能傳輸系統(tǒng)自激跟蹤功率放大器做出詳細(xì)說(shuō)明。