专利名称：一种磁耦合谐振无线供电功率控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及是无线能量传输装置，具体涉及一种磁耦合谐振无线供电功率调节系统，尤其涉及为无线供电LED灯提供·调光的技术领域。
背景技术：
非辐射性磁耦合谐振作为新型无线供电技术，通过使两个相同频率的谐振物体产生很强的相互耦合，而对周围非谐振频率的接受端只有较弱的耦合。磁耦合谐振系统包括发射谐振线圈、次级接收谐振线圈和负载。MIT的Marin Sol jacic助理教授是该系统的发明者，其MIT研究小组演示了无线供电，他们从2米的距离成功地点亮了 60W灯泡。磁耦合谐振技术可实现中距离(mid-range)的能量传输，而不需要增强磁场强度，而传统的磁耦合只能在短距离范围内(一般在十厘米)取得相对良好的效果，传输距离只能通过增强磁场强度来增加。同时磁谐振耦合系统有一个重要优点就是可以穿透各种不同非金属障碍物，而且对系统的能量传输效率、功率等指标没有影响。在许多利用磁耦合谐振技术进行无线供电的领域，需要对于无线电能的功率进行控制和调节。比如，在磁耦合谐振无线供电LED应用场合，我们需要在LED负载端调节其发光以达到节能的目的。因此我们需要研究基于磁耦合谐振无线供电的功率控制和调节方法，尤其是磁耦合谐振无线供电LED调光方法来节能或达到预期灯光调节效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中涉及的基于磁耦合谐振无线供电的功率控制和调节需求，尤其是针对磁耦合谐振无线供电LED应用场合，提出一种高可靠性的磁耦合谐振无线供电功率控制系统。本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案—种磁耦合谐振无线供电功率控制系统，包括控制电路、驱动电路、电源、开关管、磁耦合谐振电路以及整流滤波电路；其中，所述控制电路在一个控制周期内根据设定的控制规则输出高频信号给驱动电路；驱动电路接收控制电路的高频信号，驱动与磁耦合谐振电路相连接的开关管导通，使得磁耦合谐振电路工作，将电源的电能通过磁耦合谐振电路的原边电路转换成正弦波电流传递到副边电路，所述整流滤波电路将磁耦合谐振电路传递的正弦波电流整流为正弦半波电流，再经低频滤波后获得直流电压提供给负载；其中所述控制规则为将M个磁耦合谐振电路的电磁场耦合谐振周期设为一个控制周期，在M个谐振周期中的N个谐振周期内输出高频信号给驱动电路，在其余M-N个谐振周期内不输出高频信号给驱动电路，从而实现无线电能传输到负载侧平均功率的控制；其中，M为大于O的自然数，N为大于O的自然数，M>N。进一步的，本发明的一种磁耦合谐振无线供电功率控制系统，所述负载侧输出平均功率
权利要求
1.一种磁耦合谐振无线供电功率控制系统，其特征在于包括控制电路、驱动电路、电源、开关管、磁耦合谐振电路以及整流滤波电路；其中，所述控制电路在一个控制周期内根据设定的控制规则输出高频信号给驱动电路；驱动电路接收控制电路的高频信号，驱动与磁耦合谐振电路相连接的开关管导通，使得磁耦合谐振电路工作，将电源的电能通过磁耦合谐振电路的原边电路转换成正弦波电流传递到副边电路，所述整流滤波电路将磁耦合谐振电路传递的正弦波电流整流为正弦半波电流，再经低频滤波后获得直流电压提供给负载；其中所述控制规则为将M个磁耦合谐振电路的电磁场耦合谐振周期设为一个控制周期，在M个谐振周期中的N个谐振周期内输出高频信号给驱动电路，在其余M-N个谐振周期内不输出高频信号给驱动电路，从而实现无线电能传输到负载侧平均功率的控制；其中，M为大于O的自然数，N为大于O的自然数，M>N。
2.根据权利要求I所述的一种磁耦合谐振无线供电功率控制系统，其特征在于所述控制电路采用可编程控制芯片。
3.根据权利要求2所述的一种磁耦合谐振无线供电功率控制系统，其特征在于所述可编程控制芯片为DSP TMS320F2812可编程控制芯片。
4.根据权利要求I所述的一种磁耦合谐振无线供电功率控制系统，其特征在于所述驱动电路米用闻频驱动芯片。
5.根据权利要求4所述的一种磁耦合谐振无线供电功率控制系统，其特征在于所述高频驱动芯片为IR2100驱动芯片。
6.根据权利要求I所述的一种磁耦合谐振无线供电功率控制系统，其特征在于所述负载侧输出平均功率，其中Pfull为负载侧的满载功率。
7.根据权利要求I所述的一种磁耦合谐振无线供电功率控制系统，其特征在于所述P N负载侧电流4__，其中Pfuii为负载侧的满载功率，为负载侧的额定电压。
8.根据权利要求I所述的一种磁耦合谐振无线供电功率控制系统，其特征在于所述负载为T个LED灯串联或并联，T为自然数；通过控制电路的所述控制规则实现LED灯的调光控制。
9.根据权利要求I所述的一种磁耦合谐振无线供电功率控制系统，其特征在于所述磁耦合谐振系统包括发射谐振线圈、接收谐振线圈；其中，所述发射谐振线圈包括耦合电感的原边绕组、第一谐振电容，所述接收谐振线圈包括耦合电感的副边绕组、第二谐振电容；所述原边绕组的电感量与第一谐振电容的电容量的乘积等于副边绕组的电感量与第二谐振电容的电容量的乘积； 所述原边绕组的同名端分别与电源的正极、第一谐振电容的一端连接，原边绕组的异名端分别与第一谐振电容的另一端、开关管的漏极连接，所述开关管的栅极与所述驱动电路的信号输出端连接，所述开关管的源极与电源的负极连接后接地； 所述副边绕组的同名端与原边绕组的同名端同向；所述第二谐振电容的两端分别与副边绕组的同名端与异名端连接后，接入整流滤波电路的输入端。
10.根据权利要求I所述的一种磁耦合谐振无线供电功率控制系统，其特征在于所述整流滤波电路包括整流电路和滤波电路；其中所述整流电路包括第一至第四电容，所述第一电容、第三电容相互串联组成第一桥臂，所述第二电容、第四电容相互串联组成第二桥臂；所述第一第二桥臂相互并联后与滤波电路的输入端连接；所述第一桥臂的中点，第二桥臂的中点分别作为整流滤波电路的输入端； 所述滤波电路包括滤波电感以及滤波电容，其中所述滤波电感的一端与整流电路的输出端连接，所述滤波电感的另一端分别与滤波电容的一端、负载的电流输入端连接，所述滤波电容的另一端与负载的电流输出端·连接后接地。
全文摘要
本发明提供一种磁耦合谐振无线供电功率控制系统，包括控制电路、驱动电路、电源、开关管、磁耦合谐振电路以及整流滤波电路；其中，所述控制电路根据设定的控制规则输出高频信号给驱动电路；驱动电路接收控制电路的高频信号，为开关管提供高频工作所需的驱动能力，将电源的电能通过磁耦合谐振电路传递给整流滤波电路，经整流滤波电路进行整流、滤波后为负载提供直流电能；控制规则为定义磁耦合谐振电路中发射谐振磁场振荡周期的M倍为一个控制周期，在一个周期内，驱动电路在N个磁场谐振周期工作，后M-N个周期关断，在磁耦合谐振电路接受线圈端可获得不同的平均功率。
文档编号H02J17/00GK102931736SQ20121048852
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月26日 优先权日2012年11月26日
发明者周岩, 岳东, 于长洋 申请人:南京邮电大学