[發(fā)明專利]基于頻率自適應(yīng)的磁耦合無線供電拖車尾燈系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410160475.7
• 申請日: 2014-04-18
• 公開（公告）號: CN103887900A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李哲;高立均;張洋;周翔;李陽;何亞偉
• 申請（專利權(quán)）人: 天津工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H02J17/00
• 分類號: H02J17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于頻率自適應(yīng)的磁耦合無線供電拖車尾燈系統(tǒng)。特別是涉及一種基于頻率自適應(yīng)控制優(yōu)化傳輸功率、高可靠性、電磁兼容性佳的磁耦合無線供電的拖車尾燈系統(tǒng)。

背景技術(shù)

自從1840年發(fā)現(xiàn)利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象及導(dǎo)線可以傳輸電能至今，電能的傳輸主要是由導(dǎo)線直接接觸進(jìn)行傳輸?shù)摹ｋ姽ぴO(shè)備的充電一般是通過插頭和插座來進(jìn)行，但是在進(jìn)行大功率充電時，這種充電方式存在高壓觸電的危險。且由于存在摩擦和磨損，系統(tǒng)的安全性、可靠性及使用壽命較低，特別是在化工、采礦等一些易燃、易爆領(lǐng)域，極易引發(fā)大的事故。新型無線電能傳輸系統(tǒng)采用電磁感應(yīng)原理、電力電子技術(shù)以及控制理論相結(jié)合，實現(xiàn)了電能的無線傳輸，完全克服了以上限制。

基于影響比較大的磁耦合諧振無線電能傳輸系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)分析，從耦合模理論角度來看，諧振系統(tǒng)的頻率在近距離時發(fā)生了分裂。針對由于頻率分裂現(xiàn)象引起的在近距離傳輸時的功率下降問題，本發(fā)明系統(tǒng)植入了紅外距離檢測模塊，通過距離的實時監(jiān)測，反饋給發(fā)射端的DSP控制系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)反饋選擇合適的頻率，將控制信號發(fā)給射頻信號產(chǎn)生單元，信號經(jīng)過功放放大單元，發(fā)送給磁耦合電能傳輸系統(tǒng)，電能再供給拖車尾燈。保證拖車尾燈的正常照明工作。

本發(fā)明旨在克服了傳統(tǒng)上磁耦合諧振無線電能傳輸系統(tǒng)收發(fā)線圈在工作距離的變化拖車尾燈功率下降問題，提出了基于紅外距離檢測并反饋給DSP發(fā)射功率源，頻率同步跟蹤控制設(shè)計理念，設(shè)計了一種基于頻率自適應(yīng)控制優(yōu)化傳輸功率、高可靠性、電磁兼容性佳的磁耦合無線供電拖車尾燈系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，基于頻率控制的磁耦合電能無線傳輸系統(tǒng)，該裝置具有發(fā)射功率源頻率同步跟蹤發(fā)射電路固有諧振頻率、高可靠性、電磁兼容性佳的特點。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：基于頻率控制的磁耦合電能無線傳輸系統(tǒng)，包括DSP控制系統(tǒng)，其特征在于DSP中植入紅外距離檢測信號處理功能。還設(shè)置有：基于DSP根據(jù)反饋的距離數(shù)據(jù)控制射頻信號發(fā)射單元，信號發(fā)射系統(tǒng)通過功率放大器將電能轉(zhuǎn)化成高頻磁電能并將控制信號無線發(fā)射出去，接收系統(tǒng)用于接收電能，拖車尾燈單元吸收電能。

所述的基于DSP控制的發(fā)射系統(tǒng)是基于頻率控制的磁耦合電能無線傳輸系統(tǒng)核心部分之一，包括DSP控制單元、紅外距離檢測單元、射頻信號產(chǎn)生單元、功放單元、電能發(fā)射單元。DSP控制單元接收紅外距離檢測模塊實時監(jiān)測到的線圈距離信號，通過DSP控制后，發(fā)送控制命令到射頻信號產(chǎn)生單元，功放單元將信號源的信號進(jìn)行功率放大提供給電能發(fā)射單元；電能發(fā)射單元將高頻電能轉(zhuǎn)化成高頻磁電能發(fā)射到空中。

所述的電能接收系統(tǒng)是基于頻率控制的磁耦合電能無線傳輸系統(tǒng)的核心部分之一，包括電能接收單元、濾波單元，整流單元，換壓單元。電能接收單元收集空中高頻磁電能將其轉(zhuǎn)化成高頻電壓；濾波單元將接收到的電壓信號中的雜波濾除，整流單元將高頻電能轉(zhuǎn)化成直流，再通過換壓單元將電壓調(diào)節(jié)到拖車尾燈所需電壓幅值。

本發(fā)明的基于頻率自適應(yīng)的磁耦合無線供電拖車尾燈系統(tǒng)，該裝置具有距離實時監(jiān)測，頻率自適應(yīng)控制優(yōu)化傳輸功率、高可靠性、電磁兼容性佳的特點。當(dāng)系統(tǒng)通電工作后，電能以無線方式傳到拖車尾燈，同時信號無線傳輸通道建立，當(dāng)線圈工作距離發(fā)生變化，基于DSP的控制單元發(fā)出控制指令，控制射頻信號產(chǎn)生單元做相應(yīng)的源頻率調(diào)節(jié)。

附圖說明

圖1是設(shè)計系統(tǒng)的整體框圖；

圖2是拖車尾燈控制系統(tǒng)框圖；

圖3是拖車尾燈電能接收系統(tǒng)框圖。

具體實施方式

本發(fā)明提供一種基于頻率控制優(yōu)化傳輸功率的磁耦合電能無線傳輸系統(tǒng)。下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明基于頻率控制優(yōu)化傳輸功率的磁耦合電能無線傳輸系統(tǒng)做出詳細(xì)說明。

如圖1所示，本發(fā)明的基于頻率控制優(yōu)化傳輸功率的磁耦合電能無線傳輸系統(tǒng)，包括有電源1可向電能與信號發(fā)射系統(tǒng)2提供所需電能，還設(shè)置有：電能與發(fā)射系統(tǒng)2將電能以無線方式同步發(fā)射出去，電能與信號接收系統(tǒng)3用于接收電能發(fā)射系統(tǒng)2發(fā)射的電能，拖車尾燈4接收電能接收系統(tǒng)3提供的電能并開始正常工作。