[發明專利]一種磁耦合諧振無線供電功率控制系統

無效

• 申請號: 201210488523.6
• 申請日: 2012-11-26
• 公開（公告）號: CN102931736A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 周巖;岳東;于長洋
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H02J17/00
• 分類號: H02J17/00;H05B37/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

技術領域

本發明涉及是無線能量傳輸裝置，具體涉及一種磁耦合諧振無線供電功率調節系統，尤其涉及為無線供電LED燈提供調光的技術領域。

背景技術

非輻射性磁耦合諧振作為新型無線供電技術，通過使兩個相同頻率的諧振物體產生很強的相互耦合，而對周圍非諧振頻率的接受端只有較弱的耦合。磁耦合諧振系統包括發射諧振線圈、次級接收諧振線圈和負載。

MIT的Marin?Soljacic助理教授是該系統的發明者，其MIT研究小組演示了無線供電，他們從2米的距離成功地點亮了60W燈泡。磁耦合諧振技術可實現中距離(mid-range)的能量傳輸，而不需要增強磁場強度，而傳統的磁耦合只能在短距離范圍內（一般在十厘米）取得相對良好的效果，傳輸距離只能通過增強磁場強度來增加。同時磁諧振耦合系統有一個重要優點就是可以穿透各種不同非金屬障礙物，而且對系統的能量傳輸效率、功率等指標沒有影響。

在許多利用磁耦合諧振技術進行無線供電的領域，需要對于無線電能的功率進行控制和調節。比如，在磁耦合諧振無線供電LED應用場合，我們需要在LED負載端調節其發光以達到節能的目的。因此我們需要研究基于磁耦合諧振無線供電的功率控制和調節方法，尤其是磁耦合諧振無線供電LED調光方法來節能或達到預期燈光調節效果。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對背景技術中涉及的基于磁耦合諧振無線供電的功率控制和調節需求，尤其是針對磁耦合諧振無線供電LED應用場合，提出一種高可靠性的磁耦合諧振無線供電功率控制系統。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種磁耦合諧振無線供電功率控制系統，包括控制電路、驅動電路、電源、開關管、磁耦合諧振電路以及整流濾波電路；其中，所述控制電路在一個控制周期內根據設定的控制規則輸出高頻信號給驅動電路；驅動電路接收控制電路的高頻信號，驅動與磁耦合諧振電路相連接的開關管導通，使得磁耦合諧振電路工作，將電源的電能通過磁耦合諧振電路的原邊電路轉換成正弦波電流傳遞到副邊電路，所述整流濾波電路將磁耦合諧振電路傳遞的正弦波電流整流為正弦半波電流，再經低頻濾波后獲得直流電壓提供給負載；其中所述控制規則為：將M個磁耦合諧振電路的電磁場耦合諧振周期設為一個控制周期，在M個諧振周期中的N個諧振周期內輸出高頻信號給驅動電路，在其余M-N個諧振周期內不輸出高頻信號給驅動電路，從而實現無線電能傳輸到負載側平均功率的控制；其中，M為大于0的自然數，N為大于0的自然數，M>N。

進一步的，本發明的一種磁耦合諧振無線供電功率控制系統，所述負載側輸出平均功率所述負載側電流其中P_full為負載側的滿載功率，V_負載為負載側的額定電壓。

作為本發明的一種磁耦合諧振無線供電功率控制系統的進一步優選方案，所述控制電路采用可編程控制芯片。

作為本發明的一種磁耦合諧振無線供電功率控制系統的進一步優選方案，所述控制電路采用DSP?TMS320F2812可編程控制芯片。

作為本發明的一種磁耦合諧振無線供電功率控制系統的進一步優選方案，所述驅動電路采用高頻驅動芯片。

作為本發明的一種磁耦合諧振無線供電功率控制系統的進一步優選方案，所述驅動電路采用IR2100驅動芯片。

作為本發明的一種磁耦合諧振無線供電功率控制系統的進一步優選方案，所述負載為T個LED燈串聯或并聯，T為自然數；通過控制電路的所述控制規則實現LED燈的調光控制。

作為本發明的一種磁耦合諧振無線供電功率控制系統的進一步優選方案，所述磁耦合諧振系統包括發射諧振線圈、接收諧振線圈；其中，所述發射諧振線圈包括耦合電感的原邊繞組、第一諧振電容，所述接收諧振線圈包括耦合電感的副邊繞組、第二諧振電容；所述原邊繞組的電感量與第一諧振電容的電容量的乘積等于副邊繞組的電感量與第二諧振電容的電容量的乘積；

所述原邊繞組的同名端分別與電源的正極、第一諧振電容的一端連接，原邊繞組的異名端分別與第一諧振電容的另一端、開關管的漏極連接，所述開關管的柵極與所述驅動電路的信號輸出端連接，所述開關管的源極與電源的負極連接后接地；

所述副邊繞組的同名端與原邊繞組的同名端同向；所述第二諧振電容的兩端分別與副邊繞組的同名端與異名端連接后，接入整流濾波電路的輸入端。