[發明專利]一種具有PFC的諧振式無線電能傳輸發射裝置

無效

• 申請號: 201310317240.X
• 申請日: 2013-07-25
• 公開（公告）號: CN103368281A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 張波;黃潤鴻;黃子田;丘東元;王學梅
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;東莞市石龍富華電子有限公司
• 主分類號: H02J17/00
• 分類號: H02J17/00;H02M5/458;H02M7/537;H02M1/42
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本發明涉及無線電能傳輸技術的應用領域，特別涉及一種具有PFC的諧振式無線電能傳輸發射裝置。

背景技術

20世紀60年代磁感應式電能傳輸在醫療設備得到了嘗試，20世紀70年代的時候出現旋轉變壓器的概念，20世紀80年代感應式電能傳輸在電動汽車的無線充電方面得到了很好的理論探索和實踐，20世紀90年代，新西蘭奧克蘭大學的學者豐富和完善了ICPT（inductive?coupled?power?transfer，ICPT）技術的概念，即感應耦合電能傳輸。2005年，香港城市大學的研究團隊研制成功通用型非接觸充電平臺，對無線電能傳輸的發展具有重要意義。2006年，麻省理工學院（MIT）的研究人員利用物理的共振技術成功的在2m距離左右以40%的效率點亮了一個60W的燈泡，該實驗成為了無線電能傳輸技術的又一個新突破，并且掀起了全世界無線電能傳輸研究的熱潮。

作為無線電能傳輸的發射裝置，特別是作為高頻的諧振式無線電能傳輸的發射裝置，國內外已經有了比較深入的研究。作為傳統的功率放大電路，如A類、B類、C類功率放大電路，其技術已經相當成熟，但這些功率放大電路普遍存在效率不高的問題。開關型的D類、E類、DE類功率放大電路克服了傳統型功率放大電路的缺點，使開關管工作在開關狀態，提高了功率放大電路的轉換效率。

但是目前作為無線電能傳輸裝置的功率放大電路并沒有考慮到電源輸入的功率因數問題，容易對電網造成污染，并且發射裝置輸入與直流電源沒有隔離，功率放大電路的直流輸入電壓必須由另外的直流電源提供，因此增加了無線電能傳輸發射裝置的體積，并且成本也比較高。

發明內容

本發明為了克服上述現有技術存在的缺點與不足，提供一種具有PFC的諧振式無線電能傳輸發射裝置。

本發明將有源功率因數校正環節和帶隔離的DC-AC變換器環節集成，從而構成新的AC-DC-AC變換器，具有功率因數校正的同時實現了作為諧振式無線電能傳輸發射裝置。

本發明采用如下技術方案：

一種具有PFC的諧振式無線電能傳輸發射裝置，包括一個單相PFC環節、一個DC-AC變換器環節和輸出諧振網絡，所述DC-AC變換器環節并聯在單相PFC環節和輸出諧振網絡之間。

所述單相PFC環節由整流橋、輸入電感L₁、第一MOS管S₁、二極管D₅和輸出濾波電容C_o構成；

所述DC-AC變換器環節由高頻變壓器T和第二MOS管S₂構成；

所述輸出諧振網絡由諧振電感L₂、諧振電容C₂和等效負載R構成。

所述輸入電感L₁的一端與整流橋的共陰極連接，輸入電感L₁的另一端分別與第一MOS管S₁的漏極和二極管D₅的陽極連接，所述二極管D₅的陰極分別與輸出濾波電容C_o的一端、高頻變壓器T原邊的一端連接，所述高頻變壓器T原邊的另一端與第二MOS管S₂的漏極連接，所述輸出濾波電容C_o的另一端分別與第二MOS管S₂的源級、第一MOS管S₁的源級、整流橋的共陽極連接；所述高頻變壓器T的副邊依次與諧振電感L₂、諧振電容C₂及等效負載R連接構成回路。

所述二極管D₅是整流二極管。

所述輸出諧振網絡由諧振線圈構成，諧振線圈等效為諧振電感L₂、諧振電容C₂和線圈內阻。

所述諧振線圈為空間螺旋結構或平面螺旋結構。

所述諧振電容C₂是諧振線圈的雜散電容或外加的補償電容，所述諧振電感是諧振線圈的等效電感。

與現有技術相比，本發明具有如下優點：

本發明單相PFC環節和DC-AC變換器環節共同構成了AC-DC-AC變換器。單相PFC環節具有功率因數校正的功能，減小了對電網造成的污染；

DC-AC變換器采用高頻變壓器實現原邊與副邊的隔離，能夠在很寬的范圍內的對輸出電壓進行調節，并且轉換效率高；

本發明的電路結構簡單，功率器件少，控制電路簡單，效率高。

附圖說明