[發明專利]一種諧振式無線電能傳輸系統的高頻變換電路

有效

• 申請號: 201310615407.0
• 申請日: 2013-11-28
• 公開（公告）號: CN103647468A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 張波;黃潤鴻;丘東元
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H02M7/48
• 分類號: H02M7/48
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明屬于無線電能傳輸技術的應用領域，特別涉及一種諧振式無線電能傳輸系統的高頻變換電路。

背景技術

無線電能傳輸技術早在100多年前就由美國發明家特斯拉（Nicola?Tesla）在實驗上得到嘗試。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，該實驗不僅僅是特斯拉實驗的重現，更是無線電能傳輸技術的又一個新突破，并且掀起了無線電能傳輸研究的熱潮。

無線電能傳輸技術是一種廣泛應用前景的電能傳輸方式，具有安全、可靠、靈活、方便等優點，已經日益受到世界各國的重視，并越來越廣泛應用于各種不適合或不方便使用有導線接觸傳輸電能的地方，如植入式醫療設備、移動電子產品、機器人、軌道電車供電等場合，并有望在不久的將來能夠在小功率電子產品無線充電方面取代傳統的插頭充電。

作為無線電能傳輸的發射電路，特別是作為高頻的諧振式無線電能傳輸的發射電路，國內外已經有了比較深入的研究。作為傳統的線性功率放大電路，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。諧振變換器作為無線電能傳輸的發射裝置也早已有研究，但是由于功率器件的技術限制了輸出功率和工作頻率無法做得很高。并且，開關器件的增多也增加了系統的復雜性和成本。

目前作為無線電能傳輸發射電路的類型還是比較少，而且很多功率放大電路也不適合作為無線電能傳輸的發射電路，因此有必要提出一種新的諧振式無線電能傳輸發射電路拓撲。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種諧振式無線電能傳輸系統的高頻變換電路。

本發明通過如下技術方案實現：

一種諧振式無線電能傳輸系統的高頻變換電路，包括第一開關管、第二開關管、第一電感、第二電感、第一電容、第二電容和負載網絡；輸入直流源的正極與第一開關管的漏極、第二開關管的漏極、第一電容的一端、第二電容的一端連接；第一開關管的源極與第一電容的另一端、第一電感的一端、負載網絡的一端連接；第二開關管的源極與第二電容的另一端、第二電感的一端、負載網絡的另一端連接；第一電感的另一端與第二電感的另一端、輸入直流源的負極連接。

所述的一種諧振式無線電能傳輸系統的高頻變換電路，其特征在于第一電容和第二電容的作用在于實現第一開關管和第二開關管的軟開關。

所述的一種諧振式無線電能傳輸系統的高頻變換電路，其特征在于第三電感和第三電容和負載組成負載網絡。第三電感與第三電容實現LC諧振。

與現有技術相比，本發明具有如下優點：?

1、采用開關型的變換電路結構，根據電壓、電流不同時出現的原理設計，DC-AC轉換效率高，理論效率達到100%。

2、所設計的電路具有參數對稱的結構，因此，設計簡單。

附圖說明

圖1為本發明的諧振式無線電能傳輸系統高頻變換電路。

圖2為本發明實施方案中在不同階段（t₀-t₁）的工作示意圖。

圖3a~圖3b為實施方案中不同工作階段對應的工作模態示意圖。

具體實施方案

以下結合附圖對發明的具體實施作進一步描述，但本發明的實施和保護不限于此。

實施例

如圖1，一種諧振式無線電能傳輸系統的高頻變換電路，包括第一開關管S₁、第二開關管S₂、第一電感L₁、第二電感L₂、第一電容C₁，第二電容C₂和負載網絡；所述負載網絡由第三電感L和第三電容C和負載R組成。

第一電容C₁和第二電容C₂的作用在于實現第一開關管S₁和第二開關管S₂的軟開關。

圖2給出了本發明的工作原理，圖3給出了本發明的工作模態。電路穩態工作時，本發明的工作過程如下：