一种基于飞秒激光的无线输电方法及电能传输装置与流程

文档序号:15534156发布日期:2018-09-28 18:02阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于飞秒激光的无线电能传输装置,包括飞秒激光发射装置(1)、电信号发射器(5)和高压电源(6),飞秒激光发射装置(1)和电信号发射器(5)相连接,电信号发射器(5)与高压电源(6)相连接,飞秒激光发射装置(1)发射飞秒激光脉冲给高压电源(6)供电的电信号发射器,其特征在于,所述飞秒激光发射装置(1)和电信号发射器(5)之间的光路上设有电信号接收电极(41),电信号接收电极(41)与电信号接收器(4)相连接,电信号接收器(4)接收闪络放电的电脉冲得到电压脉冲u1,电信号接收器(4)与谐振电路(10)相连接,谐振电路(10)与非接触变压器(7)相连接,非接触变压器(7)与整流电路(8)相连接,整流电路(8)与BUCK电路(9)相连接,BUCK电路(9)与输出电阻Ro并联连接;所述飞秒激光发射装置(1)与控制器(2)相连接,控制器(2)与第一无线通信模块(3)相连接;所述BUCK电路(9)与驱动电路(13)相连接,驱动电路(13)与控制电路(14)相连接,控制电路(14)分别与第一电流检测电路(11)、第一电压检测电路(12)、第二电流检测电路(15)、第二电压检测电路(16)和第二无线通信模块(17)相连接,第一电流检测电路(11)设置在谐振电路(10)的一端,第一电压检测电路(12)设置在谐振电路(10)的输出端,第二电流检测电路(15)设置在BUCK电路(9)与输出电阻Ro之间,第二电压检测电路(16)设置在BUCK电路(9)的输出端,第二无线通信模块(17)与第一无线通信模块(3)通过无线通信技术相连接。

2.根据权利要求1所述的基于飞秒激光的无线电能传输装置,其特征在于,所述谐振电路(10)包括电容C1、电感L1、电感L2和电容C2,电容C1并联在电信号接收器(4)两端,电容C2并联在非接触变压器(7)两端,电感L1和电感L2设置在电容C1和电容C2之间,电感L1和电感L2互相紧密耦合并加装铁芯。

3.根据权利要求2所述的基于飞秒激光的无线电能传输装置,其特征在于,所述非接触变压器(7)与整流电路(8)之间并联有电容CS,非接触变压器(7)包括原边线圈的电感LP和副边线圈的电感LS,电感LP与电感LS互相疏松耦合,电感LP与电容C2并联连接,电感LS与电容CS并联连接;所述整流电路(8)包括桥式连接的四个二极管。

4.根据权利要求3所述的基于飞秒激光的无线电能传输装置,其特征在于,所述第一电流检测电路(11)设置在电感L1和电感L2之间,第一电压检测电路(12)并联设置在电容C2和电感LP之间。

5.根据权利要求1所述的基于飞秒激光的无线电能传输装置,其特征在于,所述整流电路(8)与BUCK电路(9)之间并联有电容C3;所述BUCK电路(9)包括二极管D1、二极管D2、开关管V1、电感L3,二极管D2与电容C3并联连接,二极管D2与电容C3之间设有开关管V1,开关管V1上并联有二极管D1,开关管V1与驱动电路(13)相连接;BUCK电路(9)的输出端并联有电容C4,电容C4与输出电阻Ro并联连接,电感L3设置在二极管D2与电容C4之间。

6.根据权利要求5所述的基于飞秒激光的无线电能传输装置,其特征在于,所述第二电流检测电路(15)设置在二极管D2与电容C4之间,第二电压检测电路(16)并联设置在电容C4两端。

7.根据权利要求1所述的一种基于飞秒激光的无线电能传输装置,其特征在于,其无线输电方法为:

步骤一:控制器(2)控制飞秒激光发射装置(1)发射飞秒激光脉冲给由高压电源(6)供电的电信号发射器(5),在此过程中,飞秒激光脉冲向电信号接收电极(41)闪络放电,电信号接收器(4)接收闪络放电的电脉冲得到电压脉冲u1;

步骤二:利用谐振电路(10)将电压脉冲u1中的高次谐波滤波生成自激振荡得到交流谐振电压uP,非接触变压器(7)将交流谐振电压uP通过电磁感应由原边线圈的电感LP传递到副边线圈的电感LS,得到交流谐振电压uS;

步骤三:交流谐振电压uS经整流电路(8)的整流得到直流电压u2;直流电压u2经BUCK电路(9)降压和滤波得到直流电压uo;

步骤四:第一电流检测电路(11)、第一电压检测电路(12)、第二电流检测电路(15)、第二电压检测电路(16)分别将其检测的电流信号、电压信号传送至控制电路(14),控制电路(14)分别计算输入功率和输出功率;控制电路(14)通过驱动电路(13)控制BUCK电路(9)中开关管的工作状态,调节PWM输出信号的占空比,控制输出功率的大小;控制电路(14)通过第二无线通信模块(17)将输入功率传送至第一无线通信模块(3),控制器(2)调节飞秒激光发射装置(1)的发出飞秒激光的脉冲强度和输出能量,从而使输出电阻Ro得到稳定的电压。

8.根据权利要求7所述的一种基于飞秒激光的无线电能传输装置,其特征在于,采用能量匹配的方法计算闪络放电的频率与强度,其控制方法为:控制电路(14)根据第二电流检测电路(15)和第二电压检测电路(16)检测的信号计算出输出电压uo和输出电流io瞬时值,计算出输出功率Po(t)= uoio;第一电流检测电路(11)、第一电压检测电路(12)分别检测谐振电路(10)输出端的电流ip和电压up,控制电路(14)将输出电压uo、输出电流io、输出功率Po(t)、电压up和电流ip的信息经由第二无线通信模块(17)、第一无线通信模块(3)传递给控制器(2);控制器(2)判断输出电压uo的值是否低于限定值,当低于限定值时,控制器(2)控制飞秒激光发射装置(1)发射飞秒激光脉冲,实现紧急启动闪络放电;当输出电压uo的值不低于限定值时,控制器(2)用电压up和电流ip的相图分析功率消耗,忽略其它储能元件的作用,非接触变压器(7)的储能为:WE (t)=Cpup2(t)/2+L1ip2(t)/2+ L2ip2(t)/2,则任意两个时间点t1、t2的储能差值为:

∆ WE (t)= WE (t1) -WE (t2)

=[Cpup2(t1)/2+L1ip2(t1)/2+L2ip2(t1)/2]-[Cpup2(t2)/2+L1ip2(t2)/2+L2ip2(t2)/2],

电路总的输入能量Win (t)= uoiot/ƞ=Wo(t) /ƞ;利用以上两个算式计算一次闪络放电需要提供的输入能量Win (t)=∆ WE (t),控制器(2)将计算的输入能量Win (t)设定为飞秒激光发射器(1)的闪络放电强度,当闪络放电的启动定时时间到时,控制器(2)启动闪络放电;然后进入下一次循环程序。

当前第2页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1