[0056] 其中化和化分别为原边线圈L212和副边线圈L313的线圈应数；
[0057] 步骤E:副边线圈L313放电完毕后，开关管S315关断，双向反激储能单元1和谐振网 络重新断开，注入的能量通过谐振网络传输到接收端，此为模态5,当开关管S28再次开通 时，系统回到模态1。
[0058] 所述的系统五个工作模态，由于系统在交流电源5输出电压为正和为负时是完全 对称的，因此假设交流电源5输出为正，开关管Si6保持关断，通过控制开关管&8的开通或关 断来实现能量输出；当交流电源5的输出为负时，开关管&8保持关断，通过控制开关管Si6的 开通或关断来实现能量输出，开关管Si6重复如上所述的各步骤中开关管S2的动作。
[0059] 本发明的上述实施例可W看出，利用能量转移单元2将双向反激储能单元1和高频 谐振发射单元3分隔，使两者在工作时互不干扰，实现了系统的脉冲式能量注入功能，使系 统W远低于谐振频率的开关频率向接收端传输能量，避免由于开关管工作频率过高而产生 的开关损耗，提高系统无线能量传输效率，与此同时，利用双向反激储能单元1工作特性，使 系统能够直接对交流输入电压进行能量采集，实现交流到交流的发射端能量转移过程，优 化了系统体积与成本，增加了系统可靠性。
[0060] W上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用W限制本发明，凡在本发明的精神和 原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围内。
【主权项】
1. 一种AC/AC注入型感应耦合式无线能量传输装置，其特征在于，包括双向反激储能单 元(1)、能量转移单元(2)、高频谐振发射单元(3)、接收端谐振单元(4); 双向反激储能单元（1)包括双向开关支路、变压器T(10)，变压器T(10)的原边线圈U (11)和L2(12)分别与双向开关支路的两个支路串联； 能量转移单元(2)位于双向反激储能单元(1)和高频谐振发射单元(3)之间； 交流电源(5)向双向反激储能单元（1)提供注入能量，双向反激储能单元（1)与能量转 移单元(2)相连接，再与高频谐振发射单元(3)相连，高频谐振发射单元(3)通过发射线圈LT (16)与接收线圈Lr(19)的耦合谐振向接收端谐振单元(4)传输能量，接收端谐振单元接收 能量并向负载阻抗Rl (23)供电。2. 如权利要求1所述的一种AC/AC注入型感应耦合式无线能量传输装置，其特征在于， 所述双向反激储能单元(1)的双向开关支路由开关管SK6)、二极管DK7)和开关管&(8)、二 极管D 2(9)组成，所述变压器T(10)包括原边线圈LK11)和L2(12)、副边线圈L3(13)、磁芯;开 关管Si(6)连接在二极管Di(7)正极和地之间，开关管S2(8)连接在二极管D2(9)负极和地之 间；变压器T(10)原边线圈1^(11)和L 2(12)串联，并分别连接在二极管01(7)负极、二极管D2 (9)正极与交流电源（5)-端之间，交流电源(5)另一端与地相连;变压器T(10)原边线圈1^ (11)和L2(12)通过变压器磁芯与副边线圈L 3(13)耦合传输能量。3. 如权利要求1所述的一种AC/AC注入型感应耦合式无线能量传输装置，其特征在于， 所述的双向反激储能单元，通过控制两个开关管3 1(6)和S2(8)，输入电流经过功率因数校 正，跟踪输入电压相位，即与输入电压同相，并成正弦规律变化，装置所需传输的能量大小 决定输入电流的幅值。4. 如权利要求1所述的一种AC/AC注入型感应耦合式无线能量传输装置，其特征在于， 所述能量转移单元(2)包括二极管D3(14)、开关管&(15);二极管D 3(14)正极与变压器T(10) 副边线圈L3(13)-端相连，二极管D3(14)负极与开关管&(15)功率端相连。5. 如权利要求1所述的一种AC/AC注入型感应耦合式无线能量传输装置，其特征在于， 所述高频谐振发射单元（3)包括发射线圈L T(16)、发射补偿电容CT(17)、发射线圈电阻RT (18);发射线圈Lt(16)与发射线圈电阻RT(18)串联，然后并联在发射补偿电容Ct(17)两端。6. 如权利要求1所述的一种AC/AC注入型感应耦合式无线能量传输装置，其特征在于， 所述接收端谐振单元(4)包括接收线圈Lr (19)、接收补偿电容Cr(20)、整流模块(21)、负载滤 波电容Cl(22)、负载阻抗RL(23);接收线圈L r(19)、接收补偿电容Cr(20)组成并联谐振网络， 并与整流模块(21)和负载滤波电容α (22)相并联，最后接入负载阻抗RU 2 3);发射线圈LT (16)与接收线圈Lr(19)的耦合系数为K。7. 如权利要求1所述的一种AC/AC注入型感应耦合式无线能量传输装置，其特征在于， 根据系统中开关状态的不同，电路工作过程具体包括五个模态，实现步骤如下： 步骤A:开关管S2(8)开通，开关管S3( 15)关断，能量转移单元(2)将双向反激储能单元 (1)和高频谐振发射单元（3)分隔，双向反激储能单元（1)和高频谐振发射单元(3)互相隔 离，独立工作，双向反激储能单元（1)从交流电源(5)收集能量对原边电感L2 (12)充电，与 此同时，高频谐振发射单元(3)中的能量以自由振荡的形式向与之耦合的接收线圈Lr(19) 进行传递，此为模态1; 步骤B:双向反激储能单元（1)的控制器向开关管S2(8)发出关断信号，然而为了保证变 压器T(10)中储存的能量可以完全转移到高频谐振发射单元(3)中，能量注入必须发生在高 频谐振发射单元(3)中的补偿电容CT(17)电压过零且电流方向为顺时钟的时刻后，因此该 模态下开关状态不会有变化，此为模态2; 步骤C:当符合模态2中所述能量注入条件时，首先将开关管S3(15)开通，打开能量注入 通路，双向反激储能单元（1)和高频谐振发射单元(3)形成连接，变换器T( 10)中能量通过开 关管& (15)注入到高频谐振发射单元(3)中，此为模态3; 步骤D:经过一个短暂延时确保开关管&(15)稳定导通后，将开关管S2(8)关断，原边线 圈L2(12)中储存的能量向副边线圈L3(13)转移;能量转移完成后，副边线圈L3(13)、发射线 圈L T(16)、发射补偿电容CT(17)构成谐振网络，并且副边线圈L3(13)在半个谐振周期内完成 放电，此为模态4; 步骤E:副边线圈L3(13)放电完毕后，开关管S3(15)关断，双向反激储能单元（1)和谐振 网络(3)重新断开，注入的能量通过谐振网络(3)传输到接收端，此为模态5,当开关管&(8) 再次开通时，系统回到模态1。8.如权利要求7所述的一种AC/AC注入型感应耦合式无线能量传输装置工作模态，系统 五个工作模态，是交流电源(5)输出为正时装置工作的五个模态，由于装置在交流电源(5) 输出电压为正和为负时是完全对称的，因此当交流电源(5)的输出为负时，开关管S 2(8)保 持关断，开关管Si(6)执行如权利要求7所述的各步骤中开关管S2(8)的动作来实现能量输 出。
【专利摘要】本发明公开一种AC/AC注入型感应耦合式无线能量传输装置。装置包括双向反激储能单元、能量转移单元、高频谐振发射单元、接收端谐振单元，利用能量转移单元使双向反激储能单元和高频谐振发射单元工作互不干扰，并通过对装置发射端的脉冲式能量注入控制，使装置以远低于谐振频率的开关频率向接收端传输能量，避免由于开关管工作频率过高而产生的开关损耗，提高装置无线能量传输效率，并利用双向反激变换器工作特性，使装置能够直接对交流输入电压进行能量采集，实现交流到交流的发射端能量转移过程，优化装置体积与成本，增加可靠性，具有实际应用价值，与此同时，采用一级AC/AC变换器不仅可以实现单位功率因数校正而且可以减低成本，提高系统效率。
【IPC分类】H02M1/42, H02J50/12
【公开号】CN105634149
【申请号】CN201610065260
【发明人】冬雷, 鞠兴龙, 王亚楠
【申请人】北京动力京工科技有限公司, 冬雷
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年2月1日