[發明專利]一種新型單相負載無線電能傳輸系統

在審

• 申請號: 201610174474.7
• 申請日: 2016-03-25
• 公開（公告）號: CN105680576A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 年長春;王永升;田浩;孫寶征
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02M5/293
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種無線電能傳輸系統，具體涉及一種新型單相負載無線電能傳輸系 統。

背景技術

傳統的供電方式是負載通過導線直接從電源取電。這種供電方式具有一定的弊 端，如不易維護、供電不靈活、容易產生磨損、產生插電火花以及存在觸電風險等。針對傳統 供電方式的不足，無線電能傳輸（WirelessPowerTransfer，簡稱WPT）技術應運而生。

目前無線電能傳輸技術主要是實現單相負載的無線供電，該系統矩陣變換器直接 進行交-交變換，無需中間整流濾波環節，但由于采用雙向開關，也增加了矩陣變換器換流 的難度。在以往的調制策略中，雙向開關的兩個門極共用同一個驅動信號，當同一個橋臂的 兩個雙向開關動作不同步時會引起嚴重的電壓、電流浪涌，危害開關管安全。針對傳統調制 策略的不足，提出一種改進的SPWM混合調制策略，采用解耦分時驅動方法，可消除共用一個 驅動信號引起的電壓電流過沖震蕩，且無需識別負載電流的極性即可實現一步自適應換 流。

發明內容

本發明針對傳統的單相負載無線電能傳輸系統存在的不足，提出了一種新型單相 負載無線電能傳輸系統，該系統矩陣變換器直接進行交-交變換，無需中間整流濾波環節； 再者，改進的SPWM混合調制策略，成功解決了矩陣變換器雙向開關換流困難的問題。

本發明的目的是這樣實現的，一種新型單相負載無線電能傳輸系統，具體方案如 下：

一種新型單相負載無線電能傳輸系統，以磁路機構為界將主電路分為發送和接收兩部 分。發送部分包括直流電源、高頻逆變器、原邊串聯諧振補償電容、磁路機構原邊線圈；接收 部分包括磁路機構副邊線圈、副邊并聯諧振補償電容、矩陣變換器、濾波器及單相負載。

直流電源通過高頻逆變器轉變為高頻交流電，經原邊串聯諧振補償后提供給磁路 機構原邊線圈，磁路機構副邊線圈基于電磁感應原理拾取能量后再經矩陣變換器及濾波器 為單相負載提供工頻交流電。

所述的系統以磁路機構為界，磁路機構的原邊線圈和副邊線圈兩者之間互不接 觸，實現了電能從原邊到副邊的無線傳輸。

所述的矩陣變換器直接進行交-交變換，無需中間整流濾波環節；再者，改進的 SPWM混合調制策略解決了矩陣變換器雙向開關換流困難的問題。

所述的矩陣變換器是由四個雙向開關組成，每個雙向開關是由兩個IGBT共射極串 聯組成，矩陣變換器的控制方法采用改進的SPWM混合調制策略。

有益效果，由于采用了上述方案，相比于傳統的單相負載無線電能傳輸系統，該系 統矩陣變換器直接進行交-交變換，無需中間整流濾波環節；再者，改進的SPWM混合調制策 略，成功解決了矩陣變換器雙向開關換流困難的問題。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

圖2是傳統的單相負載無線電能傳輸系統電路圖。

圖3是矩陣變換器的結構示意圖。

圖4是矩陣變換器工作原理圖。

圖5是一個橋臂的四路開關驅動圖。

圖6是SPWM混合調制組合邏輯圖。

圖7是磁路機構副邊線圈電壓電流仿真圖。

圖8是單相負載輸出電壓仿真圖。

圖9是單相負載輸出電壓實驗波形。

圖中，1、直流電源；2、高頻逆變器；3、原邊串聯諧振補償電容；4、磁路機構原邊線 圈；5、磁路機構原副邊互感；6、磁路機構副邊線圈；7、副邊并聯諧振補償電容；8、矩陣變換 器；9、濾波器；10、單相負載。

具體實施方案

實施例1：一種新型的單相負載無線電能傳輸系統，以磁路機構為界將主電路分為 發送和接收兩部分。發送部分包括直流電源1、高頻逆變器2、原邊串聯諧振補償電容3、磁路 機構原邊線圈4；接收部分包括磁路機構副邊線圈6、副邊并聯諧振補償電容7、矩陣變換器 8、濾波器9及單相負載10。

所述的系統以磁路機構為界，磁路機構原邊線圈4和磁路機構副邊線圈6兩者之間 互不接觸，實現了電能從原邊到副邊的無線傳輸。

所述的矩陣變換器8直接進行交-交變換，無需中間整流濾波環節；再者，改進的 SPWM混合調制策略解決了矩陣變換器8雙向開關換流困難的問題。