一种基于交流包络调制无线电能传输系统的制作方法

文档序号:11110035阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于交流包络调制无线电能传输系统,包括初级回路和次级回路,其特征在于:所述初级回路包括交流电能输入模块、高频包络电能变换模块以及初级高频谐振环节,所述高频包络电能变换模块将输入的交流电能进行高频包络电能变换,形成具有输入电源包络特征的高频谐振电流到所述初级高频谐振环节中;所述次级回路包括次级高频谐振环节、高频包络电能解调模块以及交流电能输出模块,所述次级高频谐振环节通过电磁耦合拾取初级高频谐振环节中的高频能量,经过所述高频包络电能解调模块解调得到包络电流,在不需要次级整流桥的情况下,由所述交流电能输出模块将交流电源输出给用电负载。

2.根据权利要求1所述的基于交流包络调制无线电能传输系统,其特征在于,所述高频包络电能变换模块包括初级滤波电路、初级整流电路、初级逆变电路、初级电流采样电路和初级控制模块;所述初级高频谐振环节包括初级补偿网络和初级线圈;

所述初级滤波电路滤出来自后级的高频谐波电流,初级整流电路对电源实现半波整流,所述初级逆变电路对经过半波整流后的半波电源进行高频调制,形成具有输入电源包络特征的高频载波信号;

所述初级补偿网络对系统进行无功补偿并使其工作在谐振状态,由所述初级线圈产生高频谐振电流为所述次级回路输出高频能量;

所述初级电流采样电路检测初级线圈侧的谐振电流,初级控制模块根据检测到的初级线圈侧的谐振电流控制所述初级逆变电路工作。

3.根据权利要求2所述的基于交流包络调制无线电能传输系统,其特征在于,所述初级滤波电路包括电感Lfp和电容Lfp,电感Lfp的一端接电源的正极、另一端接电容Lfp的一端,电容Lfp的另一端接电源的负极,电容Lfp的两端对应接入初级整流电路的两个输入端中。

4.根据权利要求2或3所述的基于交流包络调制无线电能传输系统,其特征在于,所述初级整流电路是由二极管D1、二极管D2、二极管D3以及二极管D4构成的全桥整流电路;

所述初级逆变电路是由开关管S1、开关管S2、开关管S3以及开关管S4构成的桥式逆变电路,在开关管S1、开关管S2、开关管S3以及开关管S4上均连接有旁通二极管,所述初级控制模块用于控制开关管S1、开关管S2、开关管S3以及开关管S4的通断。

5.根据权利要求1所述的基于交流包络调制无线电能传输系统,其特征在于,所述次级高频谐振环节包括次级线圈和次级补偿网络,所述高频包络电能解调模块包括次级逆变电路、次级电流采样电路、巴特沃斯电子滤波器、电流过零检测电路、逻辑电路以及驱动电路;

所述次级线圈拾取初级回路的高频能量并输出高频电流,所述次级补偿网络对系统进行无功补偿并使其工作在谐振状态;

所述次级逆变电路从所述次级高频谐振环节中获取高频谐波电流信号,所述次级电流采样电路采集高频谐波电流信号,所述巴特沃斯电子滤波器对高频谐波电流进行处理得到电流包络,所述电流过零检测电路对高频谐波电流进行过零检测,所述逻辑电路对电流包络信号和电流过零检测信号进行处理得到软切换驱动信号,该软切换驱动信号经过所述驱动电路驱动所述次级逆变电路工作。

6.根据权利要求5所述的基于交流包络调制无线电能传输系统,其特征在于,所述次级补偿网络包括电容Cs和电阻Rs,次级线圈Ls一端经过电容Cs接入所述次级逆变电路的一个输入端,次级线圈Ls另一端经过电阻Rs接入所述次级逆变电路的另一个输入端。

7.根据权利要求5所述的基于交流包络调制无线电能传输系统,其特征在于,所述次级逆变电路是由开关管S5、开关管S6、开关管S7以及开关管S8构成的桥式逆变电路,在开关管S5、开关管S6、开关管S7以及开关管S8上均连接有旁通二极管,所述逻辑电路和驱动电路用于控制开关管S5、开关管S6、开关管S7以及开关管S8的通断。

8.根据权利要求1或5所述的基于交流包络调制无线电能传输系统,其特征在于,所述交流电能输出模块包括次级滤波电路以及用于连接用电负载的电源接口,所述次级滤波电路包括电感Lfs和电容Cfs,所述电感Lfs和所述电容Cfs串联在所述高频包络电能解调模块的两个输出端之间,通过所述电容Cfs向用电负载RL供电。

9.根据权利要求5所述的基于交流包络调制无线电能传输系统,其特征在于,所述高频包络电能解调模块中的逻辑电路按以下方式控制:

步骤1:次级电流采样电路采集次级电流;

步骤2:巴特沃斯电子滤波器对采集的次级电流进行处理得到电流包络,电流过零检测电路对采样电流进行电流过零检测;

步骤3:电流包络是否小于参考电压值uref,是则进入步骤4,否则返回步骤2;

步骤4:得到切换信号,电流过零信号是否为上升沿,是则进入步骤5,否则返回步骤2;

步骤5:逻辑取反,得到软切换驱动信号。

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