[發(fā)明專(zhuān)利]一種能量雙向流動(dòng)的無(wú)線(xiàn)充電裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510697777.2
• 申請(qǐng)日: 2015-10-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105262242A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-01-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白亮宇;李新宇;李文江;郝永勤;肖躍華;賈利斌;張微微;周鳳;婁曉芳;劉慧敏;郭錫濤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京航天控制儀器研究所
• 主分類(lèi)號(hào): H02J50/12
• 分類(lèi)號(hào): H02J50/12;H02J7/02
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專(zhuān)利中心 11009
• 代理人: 王衛(wèi)軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種能量雙向流動(dòng)的無(wú)線(xiàn)充電裝置，屬于無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

無(wú)線(xiàn)電能傳輸技術(shù)是一種新型供電模式，實(shí)現(xiàn)用電設(shè)備以無(wú)線(xiàn)方式從靜止電源系統(tǒng)獲取電能。該供電模式安全性好、可靠性高、維護(hù)費(fèi)用低，消除了多點(diǎn)接觸的不可靠性、非常態(tài)環(huán)境下設(shè)備的用電安全、電氣設(shè)備移動(dòng)的局限性、滑動(dòng)取電方式存在的滑動(dòng)磨損、接觸火花、碳積和不安全裸露導(dǎo)體等問(wèn)題，特別適用于粉塵、潮濕、水下、易燃、易爆等惡劣環(huán)境以及要求電能靈活接入的移動(dòng)用電設(shè)備。該技術(shù)的成熟和廣泛應(yīng)用必將給電力系統(tǒng)電能的傳輸和配電模式帶來(lái)革命性變化。現(xiàn)有的無(wú)線(xiàn)電能傳輸裝置，大都用獨(dú)立的無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊來(lái)進(jìn)行受電部分與送電部分之間的信息通訊。這種方式不僅增加了受電部分的體積，并且容易受到傳輸能量的松耦合變壓器的電磁干擾而發(fā)送錯(cuò)誤的信息，造成整個(gè)系統(tǒng)工作不穩(wěn)定甚至不能工作。現(xiàn)有無(wú)線(xiàn)電能傳輸裝置的單向傳輸特性，缺乏能量回饋通道，能量無(wú)法回送到電網(wǎng)，達(dá)不到更有效提高能源使用效率。為此，需要設(shè)計(jì)一種無(wú)線(xiàn)雙向傳輸電能裝置，以使充電設(shè)備充放電自如。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是：為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能量雙向流動(dòng)的無(wú)線(xiàn)充電裝置，為電能雙向傳輸提供通道，降低充電設(shè)備過(guò)充的危險(xiǎn)，提高了充放電效率。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種能量雙向流動(dòng)的無(wú)線(xiàn)充電裝置，包括送電端模塊、受電端模塊、松耦合變壓器和充電設(shè)備，其中，松耦合變壓器包括送電端線(xiàn)圈和受電端線(xiàn)圈，

送電端模塊包括：送電端功率變換單元、送電端強(qiáng)電供電單元、送電端弱電供電單元、送電端控制器、送電端信號(hào)調(diào)理及保護(hù)單元和送電端傳感器單元，

其中送電端強(qiáng)電供電單元將交流電整流為直流電，并將直流電分別輸入至送電端功率變換單元和送電端弱電供電單元，送電端弱電供電單元將接收的由送電端強(qiáng)電供電單元輸送的直流電進(jìn)行功率變換，經(jīng)功率變換后的直流電為送電端控制器、送電端信號(hào)調(diào)理及保護(hù)單元和送電端傳感器單元供電，送電端功率變換單元將接收的由送電端強(qiáng)電供電單元輸送的直流電變換為高頻交流電，將高頻交流電的電壓、電流信號(hào)傳遞給送電端傳感器單元，送電端信號(hào)調(diào)理及保護(hù)單元接收送電端傳感器單元傳遞的電壓、電流信號(hào)，并將接收到的電壓、電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為送電端調(diào)理信號(hào)或送電端保護(hù)信號(hào)，送電端控制器接收送電端信號(hào)調(diào)理及保護(hù)單元傳遞的送電端調(diào)理信號(hào)或送電端保護(hù)信號(hào)，并將接收到的送電端調(diào)理信號(hào)或送電端保護(hù)信號(hào)轉(zhuǎn)換為PWM信號(hào)，將PWM信號(hào)傳遞給送電端功率變換單元，送電端功率變換單元根據(jù)PWM信號(hào)，將高頻交流電處理為送電端線(xiàn)圈所需要的電壓、電流的大小及相位；

受電端模塊包括：受電端功率變換單元、受電端弱電供電單元、受電端控制器、受電端信號(hào)調(diào)理及保護(hù)單元、受電端傳感器單元和與充電設(shè)備相連的電能調(diào)理單元，

其中充電設(shè)備將直流電傳給電能調(diào)理單元，經(jīng)過(guò)電能調(diào)理單元調(diào)理成的直流電分別傳遞給受電端功率變換單元和受電端弱電供電單元，受電端弱電供電單元將接收的由電能調(diào)理單元輸送的直流電進(jìn)行功率變換，經(jīng)功率變換后的直流電為受電端控制器、受電端信號(hào)調(diào)理及保護(hù)單元和受電端傳感器單元供電，受電端功率變換單元將接收的由電能調(diào)理單元輸送的直流電變換為高頻交流電，將高頻交流電的電壓、電流信號(hào)傳遞給受電端傳感器單元，受電端信號(hào)調(diào)理及保護(hù)單元接收受電端傳感器單元傳遞的電壓、電流信號(hào)，并將接收到的電壓、電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為受電端調(diào)理信號(hào)或受電端保護(hù)信號(hào)，受電端控制器接收受電端信號(hào)調(diào)理及保護(hù)單元傳遞的受電端調(diào)理信號(hào)或受電端保護(hù)信號(hào)，并將接收到的受電端調(diào)理信號(hào)或受電端保護(hù)信號(hào)轉(zhuǎn)換為PWM信號(hào)，將PWM信號(hào)傳遞給受電端功率變換單元，受電端功率變換單元根據(jù)PWM信號(hào)，將高頻交流電處理為受電端線(xiàn)圈所需要的電壓、電流的大小及相位。

送電端功率變換單元包括諧振變換單元、電感L、電容C和功率管Q，其中電容C的一端與功率管Q的集電極相連，電容C的另一端與功率管Q的發(fā)射極相連，電感L的一端作為輸入，電感L的另一端與功率管Q的集電極相連,諧振變換單元的輸入端與電容C的兩端相連，諧振變換單元的輸出端與松耦合變壓器的送電端線(xiàn)圈相連。

送電端控制器包括控制芯片和功率管驅(qū)動(dòng)單元，控制芯片采用頻率跟蹤算法將送電端調(diào)理信號(hào)或送電端保護(hù)信號(hào)轉(zhuǎn)換為PWM信號(hào)，PWM信號(hào)傳遞給與送電端功率變換單元中的功率管Q的基極相連的功率管驅(qū)動(dòng)單元，最終將PWM信號(hào)傳遞給送電端功率變換單元。