[發明專利]一種無線輸能系統

有效

• 申請號: 201410621101.0
• 申請日: 2014-11-06
• 公開（公告）號: CN104362769A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 段善旭;豐昊;趙錦波;蔡濤
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02J17/00
• 分類號: H02J17/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春

技術領域

本發明屬于無線輸能技術領域，更具體地，涉及一種無線輸能系統。

背景技術

無線輸能技術已經廣泛應用于便攜式電子產品、植入式醫療電子設備等小功率場合。通過無線供電，用電設備可以快速安全地接入電源，不受場合和外部條件的限制。

在大功率場合，用于電動汽車無線充電技術能很大程度上解決限制電動汽車發展的續航問題，其充電不受天氣等外部因素限制，并能徹底消除傳統接觸式充電易磨損、不安全且充電操作繁瑣等缺點。目前電動汽車無線充電的需求至少在KW級別，且在一定的傳輸距離下要求同時具有較高的效率。

麻省理工學院于2007年在Science雜志上的一篇文章中提出了磁諧振技術，并利用該技術成功隔空點亮了2米外的一只燈泡，效率達到40％，但這種技術要求的頻率達到兆赫茲級別的電源極大地限制了其在大功率場合的應用?，F有的國內外電動汽車無線充電裝置普遍仍利用感應耦合原理，其工作原理類似于變壓器，能夠滿足在一定距離內大功率傳輸的要求。

國內外現有用于無線輸能裝置在電路拓撲上采用諧振電路，但由于其電路參數設計搭配不當，開關管開關時刻的損耗較大，使得電源存在較大功率冗余，導致系統整體效率低。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種無線輸能系統，旨在解決現有無線輸能裝置開關管損耗大，系統效率低的問題。

本發明提供了一種無線輸能系統，包含輸入電源、功率變換電路、發射端線圈單元、接收端線圈單元、整流電路和驅動電路；所述功率變換電路的第一輸入端與輸入電源連接，所述功率變換電路的第二輸入端與所述驅動電路的輸出端連接，所述功率變換電路根據驅動電路輸出的驅動信號將直流電壓變換成周期性變化的正負半周期對稱的方波電壓；所述發射端線圈單元的輸入端連接至所述功率變換電路的輸出端，所述發射端線圈單元在所述功率變換電路輸出的方波電壓激勵下產生近似正弦的高頻諧振電流，高頻諧振電流產生交變電磁場；所述接收端線圈單元中感應出高頻交流電壓，能量通過發射端線圈傳輸至接收端線圈；所述接收端線圈單元的輸出端連接至所述整流電路的輸入端，所述接收端線圈單元在高頻感應電壓的激勵下，產生高頻諧振電流；所述整流電路的輸入端連接至所述接收端線圈單元的輸出端，所述整流電路的輸出端用于連接負載，所述整流電路用于將高頻諧振電流轉換成直流電流，并為負載提供平穩的直流電源。

更進一步地，所述功率變換電路包括第一開關管T₁、第二開關管T₂、第三開關管T₃、第四開關管T₄，與所述第一開關管T₁并聯連接的第一緩沖電容C₁、與所述第二開關管T₂并聯連接的第二緩沖電容C₂、與所述第三開關管T₃并聯連接的第三緩沖電容C₃、與所述第四開關管T₄并聯連接的第四緩沖電容C₄；所述第一開關管T₁的輸入端和第二開關管T₂的輸入端相連后與所述輸入電源的正極連接，所述第四開關管T₄的輸出端和所述第三開關管T₃的輸出端相連后與所述輸入電源的負極連接。所述第一開關管T₁的輸出端與所述第三開關管T₃的輸入端相連；所述第四開關管T₄的輸入端與所述第二開關管T₂的輸出端相連。

更進一步地，發射端線圈單元包含諧振電感L_r、諧振電容C_r和發射線圈L_p；所述諧振電感L_r的一端與所述第一開關管T₁和所述第三開關管T₃的連接端相連，所述諧振電容C_r的一端與所述諧振電感L_r的另一端相連，所述諧振電容C_r的另一端與所述第二開關管T₂和所述第四開關管T₄的連接端相連；所述發射線圈L_p的一端與所述諧振電感L_r和諧振電容C_r的公共端相連接，另一端與所述第二開關管T₂和所述第四開關管T₄的連接端相連。