[實用新型]無線電能傳輸系統自激跟蹤功率放大器

有效

• 申請號: 201220538368.X
• 申請日: 2012-10-19
• 公開（公告）號: CN202978446U
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 張獻;楊慶新;李勁松;金亮
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: H02J17/00
• 分類號: H02J17/00;H03F1/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

無線電能傳輸技術是目前電氣工程領域最活躍的熱點研究方向之一，是集基礎研究與應用研究為一體的前沿課題，是當前國內外學術界和工業界探索的一個多學科強交叉的新的研究領域，涵蓋電磁場、電力電子技術、電力系統、控制技術、物理學、材料學、信息技術等諸多技術領域。采用無線供電方式能夠有效克服電線連接方式存在的各類缺陷，實現電子電器的自由供電，具有重要的應用預期和廣闊的發展前景。?

本發明——無線電能傳輸系統自激跟蹤功率放大器，基于無線電能傳輸技術原理，遵從自激振蕩放大以及優化設計的理念，設計出高效無線電能傳輸電源放大器，能夠充分發揮電磁耦合諧振系統的電氣特性，可為向數米范圍內的負載無線供電時提供可靠電源保障，可以廣泛應用于公共用電場合或各種存在安全隱患的用電環境。?

背景技術

無線電能傳輸技術大致可分為三種：第一種為感應耦合式電能傳輸，它利用松耦合變壓器原理進行傳能，發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，通過高品質因數的諧振器上電感與分布式電容發生諧振傳輸能量。第三種為電磁輻射式電能傳輸，在該技術中電能被轉換為微波形式，傳輸距離超過數千米，可實現電能的遠程傳送。其中電磁耦合諧振技術利用非輻射電磁場近場區域完成電能傳輸，一方面較之電磁感應式傳能，在傳輸距離上有了很大的擴展；另一方面相比電磁輻射式傳能，近場區域能量具有非輻射的特點，該技術有較好的安全性，因此目前得到很大的關注和研究。?

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，在自激振蕩放大以及優化設計的理念引導下，對電磁耦合諧振式無線電能傳輸系統高頻電源進行設計，實現高效可靠的自激跟蹤功率放大器。?

本發明所采用的技術方案是：無線電能傳輸系統自激跟蹤功率放大器，包括有直流電源(1)通過限壓保護(2)后連接選頻網絡(3)，在經過抬壓環節(4)、反饋調節(5)、放大環節(6)組成的網絡后，能量持續振蕩并被放大，最終加載到源線圈(7)上，完成高頻大功率輸出。?

所述的抬壓環節(4)通過具有一定橫截面積的低損耗利茲線繞制而成，包括初級低壓側與次級高壓側兩部分。初級低壓側采用匝數較少且橫截面及較大的利茲線繞制，而次級高壓側采用匝數較多且橫截面及較小的利茲線繞制，從而可以通過電磁感應的原理將低壓大電流轉功率轉換為高壓小電流功率。?

所述的反饋調節(5)采用放大器電路實現，其中包含限流電阻，基極電阻，偏置電阻與反饋電阻，并通過電阻上分壓比例調整反饋的程度。?

所述的源線圈(7)通過具有一定厚度的單圈低損耗紫銅管表面經過鍍銀防銹處理后實現，自身具有一定電感量，負責加載高頻電磁能量。源線圈(7)和抬壓環節(4)的電感量串聯后與選頻網絡(3)的電容并聯共同決定了功率放大器的工作頻率。?

本發明的無線電能傳輸系統自激跟蹤功率放大器，通過直流電源(1)經限壓保護(2)后加載至放大環節(6)上，在反饋調節(5)及等效電感與電容的作用下配合放大環節(6)中功率放大管的非線性穩幅特性實現高頻電磁振蕩，將直流電磁功率轉換為高頻電磁功率并加載至源線圈(7)上，從而為實現數米范圍內高效可靠的無線電能傳輸提供穩定的電力供應。?

附圖說明

圖1是本發明的整體結構圖；?

圖2是抬壓環節(4)的結構圖；?

圖3是反饋調節(5)的結構圖；?

圖4是源線圈(7)的結構圖；?

圖5是無線電能傳輸系統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；(3)：選頻網絡；(4)：抬壓環節；(5)：反饋調節；(6)：放大環節；(7)：源線圈。?

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：負載電阻?

C₁：粗調固定電容??C₂：微調可變電容??C₃：反饋電容??C₄：交流旁路電容?

MOS：mosfet場效晶體管??BG：反饋用晶體管??L_s：源線圈電感?

具體實施方式

下面結合實例和附圖對本發明的無線電能傳輸系統自激跟蹤功率放大器做出詳細說明。?