谐振型非接触供电装置、电能接收端和控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电力电子技术，具体设及一种谐振型非接触供电装置、电能接收端和 控制方法。
【背景技术】
[0002] 非接触供电技术基于其方便实用的特点而广泛应用于电子产品领域，尤其是小功 率电子产品行业如移动电话、MP3播放器、数码照相机、便携式电脑等。现有技术的谐振型 非接触供电装置通常包含有一个由发射线圈L1和接收线圈L2构成的谐振与磁禪合电路， 发射线圈L1与电能发射端的其它元件构成发射侧谐振电路，接收线圈L2与电能接收端的 其它元件构成接收侧谐振电路。通过将发射侧谐振电路和接收侧谐振电路的谐振频率设置 为相同，可W使得发射侧谐振电路谐振时，通过电磁场与发射侧谐振电路禪合的接收侧谐 振电路也发生谐振，由此实现W非接触的方式传输电能。该谐振频率被称为自感谐振频率。
[0003] 然而，由于负载在供电过程中会发生变化，目前缺乏手段始终保持较高的系统效 率而不受负载变化影响。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明提供一种谐振型非接触供电装置、电能接收端和控制方法，通过 调节接收侧谐振回路的电流强度参量来调整接收侧的输出电压，从而调整等效负载阻抗， 使系统工作在效率最优模式下。
[0005] 第一方面，提供一种谐振型非接触供电装置，包括：
[0006] 电能发射端，包括：
[0007] 交流电生成电路，用于生成具有第一电流强度参量的交流电；
[000引发射侧谐振电路，包括发射线圈，用于接收所述交流电发射电能；
[0009] 发射侧控制电路，用于获取并W无线方式发送表征所述第一电流强度参量的第一 信号W及与所述发射侧谐振电路禪合的电能接收端的数量；
[0010] 至少一个电能接收端，包括：
[0011] 接收侧谐振电路，包括接收线圈，所述接收线圈与所述发射线圈分离地W非接触 方式禪合，所述接收侧谐振电路用于从所述发射线圈接收电能；
[0012] 整流电路，与所述接收侧谐振电路连接；
[0013] 功率变换器，与所述整流电路连接；
[0014] 接收侧控制电路，用于调节所述功率变换器W保持第二电流强度参量为所述第一 电流强度参量的m倍；
[0015]
【主权项】
1. 一种谐振型非接触供电装置，包括： 电能发射端，包括： 交流电生成电路，用于生成具有第一电流强度参量的交流电； 发射侧谐振电路，包括发射线圈，用于接收所述交流电发射电能； 发射侧控制电路，用于获取并以无线方式发送表征所述第一电流强度参量的第一信号 以及与所述发射侧谐振电路耦合的电能接收端的数量； 至少一个电能接收端，包括： 接收侧谐振电路，包括接收线圈，所述接收线圈与所述发射线圈分离地以非接触方式 耦合，所述接收侧谐振电路用于从所述发射线圈接收电能； 整流电路，与所述接收侧谐振电路连接； 功率变换器，与所述整流电路连接； 接收侧控制电路，用于调节所述功率变换器以保持第二电流强度参量为所述第一电流 强度参量的m倍；
其中，所述第二电流强度参量为流过所述接收线圈的交流电的电流强度参量，Rs为所 述发射线圈的线圈等效电阻，Rd为所述接收线圈的线圈等效电阻，n为所述电能接收端的 数量，所述电流强度参量为电流峰值或有效值。
2. 根据权利要求1所述的谐振型非接触供电装置，其特征在于，所述发射侧控制电路 包括： 第一电流强度参量检测电路，用于检测获取所述第一信号； 数量检测电路，用于检测与所述发射侧谐振电路耦合的电能接收端的数量； 第一无线通信电路，用于以无线方式发送所述第一信号和所述电能接收端的数量。
3. 根据权利要求2所述的谐振型非接触供电装置，其特征在于，所述接收侧控制电路 包括： 第二无线通信电路，用于接收所述第一信号和所述电能接收端的数量； 信号转换电路，用于将所述第一信号转换为第三信号，所述第三信号表征所述第一信 号与m的乘积； 第二电流强度参量检测电路，用于检测流过所述接收线圈的电流获取表征所述第二电 流强度参量的第二信号； 补偿电路，用于生成响应于所述第三信号和所述第二信号差值的补偿信号； 控制信号生成电路，用于生成控制信号控制所述功率变换器以最小化所述补偿信号。
4. 根据权利要求2所述的谐振型非接触供电装置，其特征在于，所述接收侧控制电路 包括： 第二无线通信电路，用于以无线方式接收所述第一信号和所述电能接收端的数量； 第二电流强度参量检测电路，用于检测流过所述接收线圈的电流获取表征所述第二电 流强度参量的第二信号； 信号转换电路，用于将所述第二信号转换为第三信号，所述第三信号表征所述第二信 号与1/m的乘积； 补偿电路，用于生成响应于所述第一信号和所述第三信号差值的补偿信号； 控制信号生成电路，用于生成控制信号控制所述功率变换器以最小化所述补偿信号。
5. -种电能接收端，用于与电能发射端非接触地耦合以接收电能，所述电能接收端包 括： 接收侧谐振电路，包括接收线圈，所述接收线圈与电能发射端的发射线圈分离地以非 接触方式耦合，所述接收侧谐振电路用于从所述发射线圈接收电能； 整流电路，与所述接收侧谐振电路连接； 功率变换器，与所述整流电路连接； 接收侧控制电路，用于调节所述功率变换器以保持第二电流强度参量为第一电流强度 参量的m倍； 其中
所述第一电流强度参量为流过所述发射线圈的交流电的电流强度参量，所述第二电流 强度参量为流过所述接收线圈的交流电的电流强度参量，Rs为所述发射线圈的线圈等效电 阻，Rd为所述发射线圈的线圈等效电阻，n为所述电能接收端的数量，所述电流强度参量为 电流峰值或有效值。
6. 根据权利要求5所述的电能接收端，其特征在于，所述接收侧控制电路包括： 第二无线通信电路，用于以无线方式接收表征第一电流强度参量的第一信号和与所述 电能发射端耦合的电能接收端的数量； 信号转换电路，用于将所述第一信号转换为第三信号，所述第三信号表征所述第一信 号与m的乘积； 第二电流强度参量检测电路，用于检测流过所述接收线圈的电流获取表征所述第二电 流强度参量的第二信号； 补偿电路，用于生成响应于所述第三信号和所述第二信号差值的补偿信号； 控制信号生成电路，用于生成控制信号控制所述功率变换器以最小化所述补偿信号。
7. 根据权利要求5所述的电能接收端，其特征在于，所述接收侧控制电路包括： 第二无线通信电路，用于以无线方式接收所述第一信号和所述电能接收端的数量； 第二电流强度参量检测电路，用于检测流过所述接收线圈的电流获取表征所述第二电 流强度参量的第二信号； 信号转换电路，用于将所述第二信号转换为第三信号，所述第三信号表征所述第二信 号与1/m的乘积； 补偿电路，用于生成响应于所述第一信号和所述第三信号差值的补偿信号； 控制信号生成电路，用于生成控制信号控制所述功率变换器以最小化所述补偿信号。
8. -种控制方法，用于控制谐振型非接触供电装置，所述谐振型非接触供电装置包括 具有发射线圈的电能发射端和至少一个具有接收线圈和功率变换器的电能接收端，所述控 制方法包括： 调节所述功率变换器以保持第二电流强度参量为第一电流强度参量的m倍； 其弓
所述第一电流强度参量为流过所述发射线圈的交流电的电流强度参量，所述第二电流 强度参量为流过所述接收线圈的交流电的电流强度参量，Rs为所述发射线圈的线圈等效电 阻，Rd为所述发射线圈的线圈等效电阻，n为所述电能接收端的数量，所述电流强度参量为 电流峰值或有效值。
9. 根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述调节所述功率变换器以保持第 一电流强度参量为第二电流强度参量的m倍包括： 获取表征所述第一电流强度参量的第一信号、表征所述第二电流强度参量的第二信号 和与所述电能发射端非接触耦合的电能接收端的数量； 将所述第一信号转换为第三信号，所述第三信号表征所述第一信号与m的乘积； 生成控制信号控制所述功率变换器以最小化所述第三信号与所述第二信号的差值。
10. 根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述调节所述功率变换器以保持第 一电流强度参量为第二电流强度参量的m倍包括： 获取表征所述第一电流强度参量的第一信号、表征所述第二电流强度参量的第二信号 和与所述发射线圈非接触耦合的接收线圈的数量； 将所述第二信号转换为第三信号，所述第三信号表征所述第二信号与1/m的乘积； 生成控制信号控制所述功率变换器以最小化所述第一信号与所述第三信号的差值。
【专利摘要】公开了一种谐振型非接触供电装置、电能接收端和控制方法。通过控制所述连接在接收侧谐振电路与负载之间的功率变换器，可以调节接收侧谐振电路输出的高频交流电的电流强度参量，使得第一电流强度参量(流过发射线圈的电流峰值或有效值)与第二电流强度参量(流过接收线圈的电流峰值或有效值)保持预定关系，使得等效负载阻抗获得调节，进而使得系统可以工作在效率最优模式下。
【IPC分类】H02J17-00, H02M3-24
【公开号】CN104701998
【申请号】CN201510142175
【发明人】张望, 余峰
【申请人】南京矽力杰半导体技术有限公司
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年3月27日