基于低频pwm整流器的磁耦合谐振式无线电能传输装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于无线电能传输技术领域，尤其设及一种磁禪合谐振式无线电能传 输装置，具体地说是一种基于低频PWM整流器的磁禪合谐振式无线电能传输装置。
【背景技术】
[0002] 无线电能传输是一种使用灵活方便的电能传输方式，它克服了传统导线传输方式 中存在的接触磨损、易产生电火花等问题，提高了系统的安全可靠性。目前无线电能传输主 要分为福射式、电磁感应式和磁禪合谐振式=类技术，其中磁禪合谐振式无线电能传输技 术在同时需要兼顾传输距离和传输功率时具有明显的优势。
[0003] 理想的磁禪合谐振式无线电能传输是通过具有相同谐振频率的发射电路和接收 电路在高频激励下发生共振实现的，因此调谐是磁禪合谐振式无线电能传输的关键技术。 针对磁禪合谐振式无线电能传输中存在的调谐问题，目前普遍采用的方法主要有调节电源 频率和调节电容或电感等谐振网络元件参数两种。当调节电源频率时，发射电路可W通过 对接收电路的电流、电压及输出功率等参数的监测了解接收电路的工作状态，并相应地调 节电源频率达到系统谐振的状态。但是当发射电路和单个或多个接收电路谐振频率不一致 时，调节电源频率的方法将难W保证高效率的电能传输W及对各个负载的有效供电。采用 调节电容阵列进行调谐的方法具有控制量不连续的问题。相控电感的调谐在大范围内进行 调节时会引入较大的谐波，因此往往用在谐振频率附近进行的微调。对于接收电路来讲， 当接收电路谐振线圈的感应电压与电流相位一致时，接收电路达到谐振，因此可W将接收 电路谐振线圈的感应电压作为接收电路调谐控制的参考量。但是要准确测量有电流流过的 接收电路谐振线圈的感应电压比较困难，该是因为接收电路谐振线圈本身存在着电阻和自 感。如果直接测量接收电路谐振线圈的端口电压，然后计算并扣除电阻和自感的压降，那么 电阻、自感及谐振线圈电流的测量误差，W及运行中电阻和自感的变化等都会影响谐振线 圈感应电压的测量准确度。除了调谐W外，接收电路接收到的高频电能一般需要经过整流 才能向负载供电。目前通常采用不可控二极管桥式整流得到直流输出电压，但是由于无线 传输距离的不确定性导致发射电路和接收电路禪合谐振线圈之间互感的变化，从而使得该 直流输出电压的幅值不能保持恒定，影响了使用。因此该里提出一种基于低频PWM整流器 的磁禪合谐振式无线电能传输装置，它利用安装在接受电路侧的双感应电压检测线圈检测 出接收电路谐振线圈的感应电压，并将此感应电压作为接收电路调谐控制的参考量，同时 利用半桥PWM整流器实现接收电路的谐振控制及恒定电压的输出，同时调节发射电路的高 频电源频率实现发射电路的谐振，当高频电源频率发生变化时，双感应电压检测线圈检测 出的接收电路谐振线圈的感应电压的频率同步发生变化，因此半桥PWM整流器可W跟踪高 频电源频率的变化并实现接收电路的谐振控制，并且半桥PWM整流器采用低频脉宽调制技 术，降低了功率开关工作频率的要求，目前该样的磁禪合谐振式无线电能传输装置未见有 专利和其它文献报道。
【发明内容】
[0004] 本实用新型所要解决的是现有技术存在的上述问题旨在提供一种基于低频PWM 整流器的磁禪合谐振式无线电能传输装置，该装置的接收电路能在跟踪发射电路电源频率 变化的基础上实现谐振状态，同时利用低频脉宽调制技术降低PWM整流器功率开关工作频 率的要求。
[0005] 本实用新型的技术方案：基于低频PWM整流器的磁禪合谐振式无线电能传输装 置，它包括整流器，第一稳压电容，第二稳压电容，第一逆变功率开关，第二逆变功率开关， 发射电路谐振电容，发射电路谐振线圈，发射电路电流采样电阻，接收电路谐振线圈，接收 电路电流采样电阻，第一整流功率开关，第二整流功率开关，第=稳压电容，第四稳压电容， 谐振滤波电容，谐振滤波电感，负载电阻，发射端信号调理电路，发射端模数转换器，发射端 微处理器，发射端高频逆变驱动电路，第一感应电压检测线圈，第二感应电压检测线圈，接 收端信号调理电路，接收端模数转换器，接收端微处理器和PWM整流器驱动电路；第一稳压 电容、第二稳压电容、第一逆变功率开关和第二逆变功率开关构成半桥逆变器，半桥逆变器 的两个直流输入端子连接整流器的两个输出端子，半桥逆变器的两个输出端子分别连接 发射电路谐振电容的一端和发射电路电流采样电阻的一端，发射电路谐振电容的另一端与 发射电路谐振线圈的一端相连接，发射电路电流采样电阻的另一端与发射电路谐振线圈的 另一端相连接，发射端信号调理电路将半桥逆变器的两个输出端子之间的电压和发射电路 电流采样电阻两端的电压信号进行调理后送入发射端模数转换器的两个输入端口，发射端 微处理器接受来自发射端模数转换器的数字信号并经计算后产生频率可调的方波控制信 号，该方波控制信号通过高频逆变驱动电路驱动半桥逆变器的功率开关，第一整流功率开 关、第二整流功率开关、第=稳压电容和第四稳压电容构成半桥PWM整流器，半桥PWM整流 器交流侧的两个输入端子分别连接接收电路谐振线圈的一端和接收电路电流采样电阻的 一端，接收电路谐振线圈的另一端和接收电路电流采样电阻的另一端相连，半桥PWM整流 器直流侧的两个输出端子分别连接谐振滤波电容的一端和谐振滤波电感的一端，谐振滤波 电容的另一端和谐振滤波电感的另一端相连，并且半桥PWM整流器直流侧的两个输出端子 分别连接负载电阻的两个端子，发射电路谐振线圈和接收电路谐振线圈平行同轴放置并相 隔一定的距离，第一感应电压检测线圈、第二感应电压检测线圈与接收电路谐振线圈同轴 固定在同一平面内，第一感应电压检测线圈、第二感应电压检测线圈和接收电路谐振线圈 的线圈半径各不相同，第一感应电压检测线圈的非同名端与第二感应电压检测线圈的非同 名端相连，第一感应电压检测线圈的同名端与第二感应电压检测线圈的同名端与接收端信 号调理电路的第一个输入端口相连，接收电路电流采样电阻的两端与接收端信号调理电路 的第二个输入端口相连，负载电阻的两端与接收端信号调理电路的第=个输入端口相连， 接收端信号调理电路的输出信号经接收端模数转换器输入接收端微