[發明專利]小功率中距離磁耦合無線電能傳輸裝置及其調諧方法

在審

• 申請號: 201710024590.5
• 申請日: 2017-01-13
• 公開（公告）號: CN106602744A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 劉萬榮;劉劍華;馮書兵;孟青;吳增明;牛永江;常愛軍;李繼偉;劉文海;康文豪;任海泉;張曼靖;李曉東;許超;馬旭;賀國陽;邢偉;王超;程一峰;閆翔宇;董嚴
• 申請（專利權）人: 山西潞安環保能源開發股份有限公司王莊煤礦
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H04B5/00
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙)14110
• 代理人: 王瑞玲

技術領域

本發明涉及無線電能傳輸裝置技術領域，具體涉及一種小功率中距離磁耦合無線電能傳輸裝置及其調諧方法。

背景技術

現在生活中充滿了電線，尤其是手機的數據線，而且數據線長時間用還容易斷，從而造成的極大的資源浪費。無線電能傳輸是一種通過空間電磁場耦合進行電能傳輸的技術，其主要優點是不需要插拔，使用簡單方便；不會產生電火花，可以在易燃易爆的工業環境中使用；可以在水中進行能量傳輸，可以應用到海洋裝備等水下應用中。伴隨著技術的不斷發展與進步，無線電能傳輸技術越來越備受關注，而在國內市場上小功率的無線電能傳輸裝置普遍效率偏低，電路有時也不是很穩定，這極大的增加了損耗，反而得不償失。

發明內容

本發明克服現有技術存在的不足，所要解決的技術問題為：提供一種小功率中距離磁耦合無線電能傳輸的裝置。使用本發明，只需較少且常見的較為便宜的電器元件焊接到電路中及諧振調試即可，具有容易推廣的優勢。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：一種小功率中距離磁耦合無線電能傳輸裝置，包括發射端和接收端，所述發射端包括直流電源、全橋逆變電路、升壓電路、發射線圈、第一諧振電容，驅動電路、發射端單片機，所述接收端包括接收線圈、第二諧振電容，整流濾波電路、電流檢測電路、以及接收端單片機；所述直流電源的輸出端經所述升壓電路后，與所述全橋逆變電路的直流輸入端連接，所述發射端單片機的信號輸出端與所述驅動電路的輸入端連接，所述驅動電路的輸出端與所述全橋逆變電路的信號輸入端連接，所述全橋逆變電路的交流輸出端串接所述發射線圈和第一諧振電容；所述整流濾波電路的交流輸入端串接接收線圈和第二諧振電容，所述整流濾波電路的直流輸出端外接負載，電流檢測電路的信號采集端與負載電阻連接，信號輸出端與接收端單片機連接，電流檢測電路用于檢測負載電阻的電流值并輸出到接收端單片機；所述發射端單片機用于根據所述電流檢測電路檢測到的電流值，調整輸出到驅動電路的信號頻率和占空比，直至所述電流檢測電路檢測到的電流值達到最大值。

所述升壓電路包括場效應管V1、二極管D1、電阻R1和滑動變阻器RX，直流電源的正端經電阻R1、二極管D1和滑動變阻器RX后與地連接，場效應管V1的漏極與二極管D1的陽極連接，場效應管V1的源極接地，場效應管V1的柵極與發射端單片機的信號輸出端連接。

所述驅動電路包括第一IR2110驅動器、第二IR2110驅動器、二極管D2、二極管D3、二極管D4、二極管D5、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9；所述全橋逆變電路包括場效應管Q1、場效應管Q2、場效應管Q3、場效應管Q4，場效應管Q1的漏極和場效應管Q2的漏極連接后與滑動變阻器RX的一端連接，場效應管Q3的源極和場效應管Q4的源極連接后與滑動變阻器RX的另一端連接，場效應管Q1的源極與場效應管Q3的漏極連接后與所述第二IR2110驅動器的VS輸出端連接，場效應管Q2的源極與場效應管Q4的漏極連接后與所述第一IR2110驅動器的VS輸出端連接；所述第一IR2110驅動器的HO輸出端經電阻R2后與場效應管Q4的柵極連接，所述第一IR2110驅動器的LO輸出端經電阻R3后與場效應管Q2的柵極連接，所述第二IR2110驅動器的HO輸出端經電阻R4后與場效應管Q1的柵極連接，所述第二IR2110驅動器的LO輸出端經電阻R5后與場效應管Q3的柵極連接；二極管D2與電阻R6串聯后并聯在電阻R2的兩端，二極管D3與電阻R7串聯后并聯在電阻R3的兩端；二極管D4與電阻R8串聯后并聯在電阻R4的兩端；二極管D5與電阻R9串聯后并聯在電阻R5的兩端，二極管D2、二極管D3、二極管D4、二極管D5的陰極連接在靠近驅動電路的一端。

所述第一諧振電容與發射線圈串聯后，一端連接在所述場效應管Q1的源極與場效應管3的漏極之間，另一端連接在所述場效應管Q2的源極與場效應管Q4的漏極之間。

所述的一種小功率中距離磁耦合無線電能傳輸裝置，還包括與接收端單片機連接的顯示器，所述整流濾波電路包括全橋整流電路和濾波電路，所述電流檢測電路包括電阻R10、電阻R11、電阻R12、電阻R13和運算放大器V2，所述整流濾波電路的直流輸出正端經負載電阻R、電阻R10后與所述整流濾波電路的直流輸出負端連接，電阻R11的一端連接在負載電阻R和電阻R10之間，另一端與運算放大器V2的同相輸入端連接，運算放大器V2的反向輸入端經電阻R12接地，運算放大器V2的輸出端經電阻R13后與接收端單片機的信號輸入端連接，顯示器用于顯示電流值。