[發明專利]一種基于交流包絡調制無線電能傳輸系統

有效

• 申請號: 201710010018.3
• 申請日: 2017-01-06
• 公開（公告）號: CN106655538B
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 孫躍;王智慧;戴欣;蘇玉剛;張路
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12
• 代理公司: 北京酷愛智慧知識產權代理有限公司 11514
• 代理人: 孟凡臣

1.一種基于交流包絡調制無線電能傳輸系統，包括初級回路和次級回路，其特征在于：所述初級回路包括交流電能輸入模塊、高頻包絡電能變換模塊以及初級高頻諧振環節，所述高頻包絡電能變換模塊將輸入的交流電能進行高頻包絡電能變換，形成具有輸入電源包絡特征的高頻諧振電流到所述初級高頻諧振環節中；所述次級回路包括次級高頻諧振環節、高頻包絡電能解調模塊以及交流電能輸出模塊，所述次級高頻諧振環節通過電磁耦合拾取初級高頻諧振環節中的高頻能量，經過所述高頻包絡電能解調模塊解調得到包絡電流，在不需要次級整流橋的情況下，由所述交流電能輸出模塊將交流電源輸出給用電負載；

所述高頻包絡電能解調模塊包括次級逆變電路、電流采樣電路、巴特沃斯電子濾波器、電流過零檢測電路、邏輯電路以及驅動電路；所述次級逆變電路從所述次級高頻諧振環節中獲取高頻諧波電流，所述電流采樣電路采集高頻諧波電流，所述巴特沃斯電子濾波器對高頻諧波電流進行處理得到電流包絡，所述電流過零檢測電路對高頻諧波電流進行過零檢測，所述邏輯電路對電流包絡信號和電流過零檢測信號進行處理得到軟切換驅動信號，該軟切換驅動信號經過所述驅動電路驅動所述次級逆變電路工作。

2.根據權利要求1所述的基于交流包絡調制無線電能傳輸系統，其特征在于，所述高頻包絡電能變換模塊包括初級濾波電路、初級整流電路、初級逆變電路、初級電流采樣電路和初級控制模塊；所述初級高頻諧振環節包括初級補償網絡和初級線圈；

所述初級濾波電路濾出來自后級的高頻諧波電流，初級整流電路對電源實現半波整流，所述初級逆變電路對經過半波整流后的半波電源進行高頻調制，形成具有輸入電源包絡特征的高頻載波信號；

所述初級補償網絡對系統進行無功補償并使其工作在諧振狀態，由所述初級線圈產生高頻諧振電流為所述次級回路輸出高頻能量；

所述初級電流采樣電路檢測初級線圈側的諧振電流，初級控制模塊根據檢測到的初級線圈側的諧振電流控制所述初級逆變電路工作。

3.根據權利要求2所述的基于交流包絡調制無線電能傳輸系統，其特征在于，所述初級濾波電路包括電感L_fp和電容Cfp，電感L_fp的一端接電源的正極、另一端接電容Cfp的一端，電容Cfp的另一端接電源的負極，電容Cfp的兩端對應接入初級整流電路的兩個輸入端中。

4.根據權利要求2或3所述的基于交流包絡調制無線電能傳輸系統，其特征在于，所述初級整流電路是由二極管D1、二極管D2、二極管D3以及二極管D4構成的全橋整流電路；

所述初級逆變電路是由開關管S1、開關管S2、開關管S3以及開關管S4構成的橋式逆變電路，在開關管S1、開關管S2、開關管S3以及開關管S4上均連接有旁通二極管，所述初級控制模塊用于控制開關管S1、開關管S2、開關管S3以及開關管S4的通斷。

5.根據權利要求1所述的基于交流包絡調制無線電能傳輸系統，其特征在于，所述次級高頻諧振環節包括次級線圈和次級補償網絡；

所述次級線圈拾取初級回路的高頻能量并輸出高頻電流，所述次級補償網絡對系統進行無功補償并使其工作在諧振狀態。

6.根據權利要求5所述的基于交流包絡調制無線電能傳輸系統，其特征在于，所述次級補償網絡包括電容C_s和電阻R_s，次級線圈L_s一端經過電容C_s接入所述次級逆變電路的一個輸入端，次級線圈L_s另一端經過電阻R_s接入所述次級逆變電路的另一個輸入端。

7.根據權利要求5所述的基于交流包絡調制無線電能傳輸系統，其特征在于，所述次級逆變電路是由開關管S5、開關管S6、開關管S7以及開關管S8構成的橋式逆變電路，在開關管S5、開關管S6、開關管S7以及開關管S8上均連接有旁通二極管，所述邏輯電路和驅動電路用于控制開關管S5、開關管S6、開關管S7以及開關管S8的通斷。