[發明專利]被利用作為電容性電力輸送系統的無線電力轉換器

有效

• 申請號: 201280050801.8
• 申請日: 2012-07-31
• 公開（公告）號: CN103875161A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: A.塞佩爾;H.T.范德贊登;E.瓦芬施米特;D.W.范戈爾
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號: H02J17/00
• 分類號: H02J17/00;H02J5/00;H02J1/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李靜嵐;汪揚

本申請要求2011年8月16日提交的美國臨時專利申請號61/523,924和2012年5月16日提交的美國臨時專利申請號61/647,744的權益。

技術領域

本發明總體上涉及電容性電力輸送系統，更具體來說涉及這樣的系統到DC電網的連接性。

背景技術

無線電力輸送指的是在沒有任何連線或接觸的情況下供應電力，其中對于電子設備的供電是通過無線介質施行的。針對無接觸供電的一種受歡迎的應用是為例如移動電話、膝上型計算機等便攜式電子設備充電。

針對無線電力輸送的一種實現方式是通過感應式供電系統。在這樣的系統中，電源（發送器）與設備（接收器）之間的電磁感應允許進行無接觸電力輸送。發送器和接收器都配備有電線圈，并且當在物理上鄰近時有電信號從發送器向接收器流動。

在感應式供電系統中，所生成的磁場集中在線圈內。其結果是，針對接收器拾取場的電力輸送在空間上非常集中。這一現象在系統中產生熱點，從而限制了系統的效率。為了提高電力輸送的效率，對于每一個線圈都需要高品質因數。為此，線圈應當具有電感與電阻的最優比值的特征，應當由具有低電阻的材料構成，并且應當利用Litz線工藝來制造以便減輕趨膚效應。此外，線圈應當被設計成滿足復雜的幾何結構以避免渦電流。因此，對于高效的感應式供電系統需要昂貴的線圈。針對大面積無接觸電力輸送系統的設計將需要許多昂貴的線圈，因此對于這樣的應用，感應式供電系統可能是不可行的。

電容性耦合是用于無線電力輸送的另一種技術。這種技術主要被利用在數據傳輸和感測應用中。電容性耦合的一個實例是粘貼在車窗上的汽車無線電裝置天線與汽車內部的拾取元件。電容性耦合技術還被利用來對電子設備進行無接觸充電。對于這樣的應用，（實施電容性耦合的）充電單元在設備的固有諧振頻率之外的頻率下操作。在相關技術中還討論了實現LED照明的電容性電力輸送電路。所述電路是基于電源（驅動器）中的電感器。因此只能使用單一接收器，并且應當對發送器頻率進行調諧以便輸送最大功率。此外，這樣的電路需要像素化電極，從而甚至在其未完美對準時也確保接收器與發送器之間的電力輸送。但是像素化電極數目的增加也會增加去到電極的連接數目，從而增加電力損耗。因此，在只有單一接收器和尺寸受限的電極時，在相關技術中所討論的電容性電力輸送電路無法在例如窗戶、墻壁等大面積上供應電力。

近來，越來越多的住宅和商用建筑物包括了直流（DC）電網。這樣的DC電網還可以被利用來向城鎮輸送電力。作為一個實例，對于水力發電的傳輸，中國的DC電網覆蓋超過1400km。在建筑物中，通常在建筑物的進線口處安裝一個或更多整流器以便通過單獨的或者甚至在某些情況下通過已有的交流（AC）輸電線提供DC電力。DC電力可以被利用來為例如商用熒光照明之類的照明燈具供電。使用DC網格的優點在于電力傳輸的低成本、對于銅傳輸線的更好利用以及低AC輻射。

因此，在提供用于在大表面上供應電力的高效的電容性電力輸送系統方面存在挑戰。此外，在從DC網格的任意位置向電容性電力系統供應電力方面也存在挑戰。因此，提供解決這些挑戰的低成本且可行的解決方案將是有利的。

發明內容

這里所公開的某些實施例包括一種用于向連接在電容性電力輸送系統中的負載供應電力的直流（DC）到交流（AC）無線轉換器設備。所述設備包括：實現與DC網格的至少兩條供電線的電流接觸的至少兩個連接器；耦合到所述連接器并且被配置成從通過所述至少兩個連接器饋送的輸入DC信號生成AC電力信號的驅動器，其中AC電力信號的頻率與所述電容性電力輸送系統的串聯諧振頻率基本上匹配；以及連接到驅動器的輸出的至少一對發送器電極。

這里所公開的某些實施例還包括一種用于向連接到電容性電力輸送系統的無供電DC網格局部供應DC信號的交流（AC）到直流（DC）無線轉換器設備。所述系統包括：與AC電網的至少兩個電極電容性耦合的至少一對電極，從而允許從AC電網向所述至少一對電極無線輸送AC電力信號；連接到所述至少一對電極并且被配置成從AC電力信號生成DC信號的AC到DC轉換器；以及實現與無供電DC網格的至少兩條輸電線的電流接觸的至少兩個連接器。

附圖說明

在說明書末尾處的權利要求書中特別指出并且清楚地要求保護被視為本發明的主題內容。通過后面結合附圖做出的詳細描述，本發明的前述和其他特征和優點將變得顯而易見。

圖1是可以由所公開的設備利用的電容性電力輸送系統的圖示；

圖2是根據一個實施例設計的DC到AC無線轉換器設備的方框圖；