[發明專利]一種移動設備無線供電系統的功率跟蹤控制裝置及方法

無效

• 申請號: 201310208197.3
• 申請日: 2013-05-28
• 公開（公告）號: CN103248138A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 黃學良;周亞龍
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02J17/00
• 分類號: H02J17/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明涉及自動化控制和電力電子技術領域，尤其是一種移動設備無線供電系統的功率跟蹤控制。

背景技術

目前家用的各種便攜式移動設備如手機、PAD、游戲機、小型移動電視等的供電方式主要依靠電池加充電器模式。由于電池的容量限制問題，移動設備需要定期進行充電或者直接借助電源適配器進行持續工作。充電器或者電源適配器都需要借助電纜和插座與移動設備進行連接，給使用者造成諸多的不便。

近年來隨著無線電能傳輸技術的發展，市場上已經出現了移動設備的無線供電裝置，這些裝置大部分采用電磁感應原理進行電能的傳輸，雖然在一定程度上取代了電纜，實現了移動設備的無線供電，但因其傳輸距離僅限于幾厘米，受電裝置必須與電能發射裝置對齊，傳輸功率較小等缺點未在市場上大面積推廣使用。

2007年麻省理工大學的物理學助理教授Marin?Solijacic和他的研究團隊公開做了一個演示，利用諧振耦合技術在2米處成功點亮了一盞60W的燈泡，從此諧振耦合無線電能傳輸技術逐漸成為研究的熱點。磁耦合諧振式無線電能傳輸系統中發射裝置和接收裝置必須具有相同的自諧振頻率，發射電源發出相同頻率的能量，通過磁耦合諧振將能量源源不斷地從發射端傳輸到接收端。磁耦合無線供電技術克服了電磁感應式無線供電的上述缺點，基于此技術的無線供電產品也在快速的發展中。但是這種無線供電系統在工作過程中由于負載的多樣性，周圍溫度環境的變化以及產品位置的偏移，系統的諧振頻率會發生漂移，出現傳輸功率衰減的現象，進而影響設備的正常工作。

發明內容

要解決的技術問題：針對現有技術的不足，本發明提供一種移動設備無線供電系統的功率跟蹤控制裝置及方法，解決在磁耦合無線供電系統工作過程中出現的因系統諧振頻率漂移、傳輸功率衰減而影響設備正常工作的現象。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種移動設備無線供電系統的功率跟蹤控制裝置，該裝置包括頻率功率可調電源、能量發射裝置、能量接收裝置、負載線圈和整流穩壓系統；所述頻率功率可調電源向能量發射裝置供電，所述能量接收裝置與能量發射裝置諧振耦合并將電能傳輸給負載線圈，再經過所述整流穩壓系統傳遞給負載，在供電的同時，有功率跟蹤控制器檢測所述整流穩壓系統的輸入電壓和輸出電壓，所述功率跟蹤控制器根據檢測到的輸入電壓調整所述頻率功率可調電源的頻率或功率；所述功率跟蹤控制器根據檢測到的輸出電壓調整整流穩壓系統中DC/DC變換器的開關占空比。

在本發明中，進一步的，所述能量發射裝置和能量接收裝置結構組成完全相同，所述能量發射裝置由發射線圈和發射端電容串聯組成，所述能量接收裝置由接收線圈和接收端電容串聯組成。

在本發明中，進一步的，所述負載線圈采用螺旋結構并與接收線圈同軸。保證能量高效傳輸。

在本發明中，進一步的，所述的頻率功率可調電源為射頻電源或者逆變電源。接收功率跟蹤控制器發來的信號進行頻率和功率的調節。

在本發明中，進一步的，所述整流穩壓系統由橋式整流電路和DC/DC變換器組成。可將交流電變為穩定的直流電輸出。

一種移動設備無線供電系統的功率跟蹤控制方法，頻率功率可調電源給發射裝置供電，接收裝置與發射裝置諧振耦合并將接收到的電能傳輸給負載線圈，再經過整流穩壓系統輸出穩壓直流電供給移動設備；在供電的同時，所述功率跟蹤控制器（7）首先檢測整流穩壓系統（5）的輸出電壓并與負載（6）額定供電電壓比較，發送信號調節整流穩壓系統（5）中DC/DC變換器（15）的開關占空比；然后所述功率跟蹤控制器（7）檢測所述整流穩壓系統（5）的輸入電壓并與所述整流穩壓系統的最低輸入電壓要求比較，發送信號調節頻率功率可調電源（1）的功率或頻率；

有益效果：本發明通過功率跟蹤控制器實時監測整流穩壓系統的輸入電壓并對頻率功率可調電源進行頻率或功率的調整，同時實時監測整流穩壓系統的輸出電壓并對DC/DC變換器的開關占空比進行調整，保持整流穩壓系統的輸出端電壓和輸出功率穩定，綜合控制保證移動設備的功率穩定。該發明提供的功率跟蹤控制裝置和方法，解決了無線供電系統工作過程中的因諧振頻率漂移而導致的功率衰減問題，保證了移動設備的正常工作。

附圖說明

圖1為本發明的原理框圖；

圖2為本發明的模型圖；

圖3本發明的無線電供電系統的等效電路圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。