專利名稱：頻率控制諧振變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及諧振變換器。本發(fā)明特別適合于感耦電能傳送(ICPT)電源，但本發(fā)明不限于這種應(yīng)用。
背景技術(shù)：
變換器廣泛用于各種能量變換和控制應(yīng)用，包括將直流(DC)電能源變換成交流(AC)電源。特別地，電流饋電諧振變換器由于它們的高效和小型特征而廣泛用于各種DC和AC電源。
電流饋電諧振變換器的成功應(yīng)用是在感耦電能傳送(ICPT)系統(tǒng)中。其他應(yīng)用包括感應(yīng)加熱。
在諧振變換器的這些和其他應(yīng)用中，會(huì)產(chǎn)生不期望的頻移，導(dǎo)致負(fù)載或電路參數(shù)變化。這些會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)電能傳送性能的顯著降低。
能克服這些問題，但這要求高代價(jià)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜設(shè)計(jì)，諸如使用復(fù)雜LC變換網(wǎng)絡(luò)的第三代(3G)電源。
由頻移產(chǎn)生的困難的一個(gè)例子是ICPT系統(tǒng)中的諧振變換器電源。已知這些系統(tǒng)(也稱為非接觸電源)在諸如材料處理、照明和運(yùn)輸行業(yè)的應(yīng)用中具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。在使用這些電源特別有利的高和低電力系統(tǒng)中有許多應(yīng)用。
ICPT系統(tǒng)具有被提供來自通常為諧振變換器，諸如電流饋電諧振變換器的電源的電流的主導(dǎo)電路徑。與主導(dǎo)電路徑相鄰但與其電絕緣，提供一個(gè)或多個(gè)輔助設(shè)備(可以被稱為拾波器)。拾波器具有拾波線圈，在其中由與主路徑相關(guān)的磁場(chǎng)感應(yīng)電壓，并向負(fù)載，諸如電馬達(dá)、燈或例如傳感器供電。通常使用調(diào)諧電容器來調(diào)諧拾波線圈以便增加到拾波器的電能傳送。
每個(gè)拾波器供電的負(fù)載通常波動(dòng)或變化，以及該負(fù)載變化通過返回到電源的互感耦來反映，影響電源頻率。反過來，該頻率漂移對(duì)拾波器具有不利影響，因?yàn)橛糜诿總€(gè)拾波器的調(diào)諧電容器將拾波線圈調(diào)諧到變換器的諧振頻率。當(dāng)變換器諧振頻率漂離時(shí)，傳送到拾波器的電能下降，因此系統(tǒng)變得低效。能參考轉(zhuǎn)讓給Auckland UniServiceLimited的US專利5,450,305的說明書，找到有關(guān)電流饋電推/挽諧振變換器的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)的信息，特別是當(dāng)它們應(yīng)用于ICPT應(yīng)用時(shí)。參考也轉(zhuǎn)讓給Auckland UniService Limited的US專利5,293,308，能找到有關(guān)ICPT系統(tǒng)、電源和用于這種系統(tǒng)的拾波器的另外信息。
已經(jīng)嘗試用在響應(yīng)負(fù)載變化，將變換器電路的頻率維持在或接近諧振的一種方法在諧振電路中提供可切換到電路中或從其切換出的多個(gè)電容器。已經(jīng)在近期出版的美國專利申請(qǐng)US2003/0210106中提出了該方法。將多個(gè)單個(gè)電容器切換到諧振電路中或從其切換出意味著電路頻率僅能以逐步方式來控制。這對(duì)高Q系統(tǒng)特別不利，因?yàn)橐笤S多單獨(dú)的電容器，增加了成本和復(fù)雜度。還意味著負(fù)載變化必須受限以使系統(tǒng)功能有效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種諧振變換器，將克服與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)有關(guān)的缺陷，或至少將提供有用的備選方案。
因此，在一個(gè)方面中，本發(fā)明提供一種諧振變換器，包括用于連接到基本上直流電源的輸入、諧振電路、有選擇地將電流從輸入提供到諧振電路的第一開關(guān)部件、與諧振電路的電抗部件有關(guān)的第二開關(guān)部件、以及開關(guān)控制部件，用來控制第二開關(guān)部件以便改變電抗元件的有效電抗。
變換器包括相位檢測(cè)部件，檢測(cè)諧振電路中的電壓或電流的相位，從而控制部件可以根據(jù)檢測(cè)的相位，啟用第二開關(guān)部件以便允許將電抗元件電連接到諧振電路或從諧振電路斷開。
電抗元件可以包括可以為與諧振電路串聯(lián)或并聯(lián)的部件的電感器或電容器。如果電抗元件是電感器，它可以包括ICPT系統(tǒng)的主導(dǎo)電路徑或包括電感加熱設(shè)備的電感元件。如果電抗元件是電容器，它可以包括諧振電路調(diào)諧電容器。
相位檢測(cè)部件可以檢測(cè)諧振電路中的電壓，以及開關(guān)控制部件可以用來開關(guān)第二開關(guān)部件以便在檢測(cè)電壓零交叉后的預(yù)定時(shí)段，有選擇地使電感器連接到諧振電路。如果電抗元件是電容器，則在所檢測(cè)的電壓零交叉后的預(yù)定時(shí)段，將其從諧振電路斷開。
頻率檢測(cè)部件可以用來檢測(cè)諧振電路的頻率，從而控制部件可以根據(jù)所檢測(cè)的頻率，啟用第二開關(guān)部件以便允許電抗元件電感器電連接到諧振電路或從諧振電路斷開，從而改變諧振電路的頻率。相位檢測(cè)部件可以用來檢測(cè)電路頻率。
控制部件可以比較所檢測(cè)的頻率與標(biāo)稱頻率，以及改變預(yù)定時(shí)段以便朝向標(biāo)稱頻率修改諧振電路頻率。
在優(yōu)選實(shí)施例中，控制部件能在基本上0電度和基本上180電度之間改變預(yù)定時(shí)段。對(duì)于感抗元件，范圍在基本上90電度和基本上150電度之間。對(duì)于容抗元件，可以在基本上0電度和基本上90電度之間的范圍內(nèi)的預(yù)定時(shí)段，將該元件從諧振電路斷開。
本發(fā)明還提供一種電流饋電推挽諧振變換器，包括用于連接到基本直流電源的輸入、包括ICPT系統(tǒng)的主導(dǎo)電路徑的諧振電路、有選擇地將電流從輸入提供到諧振電路的第一開關(guān)部件、與諧振電路的電抗部件有關(guān)的第二開關(guān)部件、以及開關(guān)控制部件，用來控制第二開關(guān)部件以便改變電抗元件的有效電抗。
在另一方面，本發(fā)明還提供一種ICPT系統(tǒng)，包括a.電源，包括諧振變換器，具有包括ICPT系統(tǒng)的主導(dǎo)電路徑的諧振電路、有選擇地將電流從輸入提供到諧振電路的第一開關(guān)部件、與諧振電路的電抗部件有關(guān)的第二開關(guān)部件、以及開關(guān)控制部件，用來控制第二開關(guān)部件以便改變電抗元件的有效電抗；b.一個(gè)或多個(gè)輔助拾波器，每個(gè)拾波器具有拾波諧振電路，包括拾波線圈和調(diào)諧電容器，從而可以通過主導(dǎo)電路徑和線圈之間的互感，將來自主導(dǎo)電路徑的電能傳送到拾波器。
可以在基本平面下提供主導(dǎo)電路徑，以及可以具有至少一個(gè)區(qū)域，在該至少一個(gè)區(qū)域四周，存在比該路徑的一個(gè)或多個(gè)其他區(qū)域更大的磁場(chǎng)強(qiáng)度。
主導(dǎo)電路徑可以包括一個(gè)或多個(gè)集總電感或一個(gè)或多個(gè)分布式電感。也可以安裝成與非晶磁性材料相鄰以便提供所需磁通量路徑。
類似地，拾波器可以包括與拾波線圈相鄰的非晶磁性材料以便提供所需磁通量路徑。拾波器可以是無電池的。它也包括超級(jí)電容器。
在另一方面中，本發(fā)明提供一種用于諧振變換器的頻率穩(wěn)定的方法，諧振變換器具有包括感抗元件和容抗元件的諧振電路，該方法包括有選擇地將一個(gè)電抗元件切換到諧振電路中或從其切換出，以便改變電抗元件的有效電感或電容，從而控制諧振電路的頻率的步驟。
可以檢測(cè)諧振電路中的電壓或電流的相位，并用來確定何時(shí)將電抗元件連接到諧振電路或從其斷開。
該方法還包括檢測(cè)諧振電路的頻率，將所檢測(cè)的頻率與標(biāo)稱頻率進(jìn)行比較，以及改變預(yù)定時(shí)段以便朝向標(biāo)稱頻率改變諧振電路頻率的步驟。
本發(fā)明也可以廣泛地包括任何新的零件或在此公開的元件，或這些零件、特征或元件的任何新的組合。


下面，將參考附圖，描述本發(fā)明的實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)例子，其中圖1是已知ICPT電源系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖；圖2是用于已知推/挽電流饋電并聯(lián)諧振變換器的電路圖；圖3表示對(duì)圖2的變換器，注入電流和諧振電容電壓相對(duì)于時(shí)間的曲線；圖4是根據(jù)本發(fā)明的相控可變電感器的電路圖；圖5a至5c表示相對(duì)于電源，圖4的被控電感器的電流波形；圖6是相對(duì)于用于圖4的被控電感器的延遲角的等效電感變化的曲線；圖7是適合于包括圖4的相控可變電感器的ICPT電源的推/挽電流饋電諧振變換器的電路圖；圖8是表示相對(duì)于諧振電壓，圖7的電路中的被控電感器的典型電流波形的曲線；圖9是適合于包括被控可變電容器的ICPT電源的推/挽電流饋電諧振變換器的電路圖；圖10a-10b表示與圖9的被控可變電容器有關(guān)的電壓和電流波形；圖11是包括ICPT系統(tǒng)的集總主導(dǎo)電路徑的設(shè)備的透視圖；圖12是ICPT系統(tǒng)的主導(dǎo)電路徑的備選形式的圖。
具體實(shí)施例方式
參考圖1，示出了感耦電能傳送(ICPT)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。這種電源通常也稱為非接觸電源系統(tǒng)。該系統(tǒng)通常包括兩個(gè)電絕緣部分。第一部分包括電源，諸如諧振變換器2，共具有輸入4，用于連接到電能源，在該例子中，輸入4可以連接到50赫茲市電電源。第一部分還包括主導(dǎo)電路徑6，其被提供來自諧振變換器2的交流電。主導(dǎo)電路徑6通常以拉長“軌道(track)”或電纜的形式，沿該軌道放置一個(gè)或多個(gè)第二部分。然而，主導(dǎo)電路徑6可以包括導(dǎo)電材料的線圈。在該例子中，變換器的主要功能是在軌道回路中，提供標(biāo)稱恒定高頻(例如40kHz)AC電流。第二部分包括一個(gè)或多個(gè)拾波器8，每個(gè)包括拾波線圈10。拾波器還包括控制從軌道回路到拾波器的電能傳送的控制器12。適當(dāng)?shù)目刂破骺梢园ㄈ缭谵D(zhuǎn)讓給Auckland UniServiceLimited的US專利5,450,305的說明書中所述，基本上從主導(dǎo)電路徑去耦拾波器的短接開關(guān)。將電能提供給負(fù)載14。
由于主導(dǎo)電路徑6和輔助拾波線圈10之間的磁耦合，在拾波線圈10中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。然后，該電壓成為輔助電源。
諧振變換器2通常是電流饋電并聯(lián)諧振變換器。這些廣泛用于實(shí)際ICPT電源，因?yàn)樗鼈兏咝Ш托⌒突榻?jīng)濟(jì)原因，通常與電壓源串行使用大的DC電感器以便形成準(zhǔn)電流源(在穩(wěn)定狀態(tài)下)，而不是使用閉合回路電流控制。
圖2表示已知的推/挽電流饋電并聯(lián)諧振變換器的基本結(jié)構(gòu)。它包括與電感器L和可以是由輔助電源拾波電路回引的等效電阻器的串聯(lián)負(fù)載R并聯(lián)的電容器C。DC電感器Ld使輸入電流平滑，以及分離變壓器K連同開關(guān)設(shè)備S1和S2(例如IGBT)一起允許來自“電流源”的輸入DC電流劃分成兩個(gè)方向，使得注入諧振回路的AC電流變?yōu)镈C電流的一半。這由于分離變壓器繞組Lsp的電感與諧振電感器L的電感相比非常大而產(chǎn)生。通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的控制器，有選擇地或定期地開關(guān)該開關(guān)設(shè)備S1和S2以便將電流提供給諧振電路。
對(duì)于該電路，能顯示出振蕩電路兩端的交變電壓約為兩倍DC電壓Vd。還顯示出對(duì)于高Q系統(tǒng)，軌道電感器電流幾乎恒定，通過下述給出(忽略諧波)IL=Voc(ωL)2+R2≈Vocω0LQQ2+1]]>由上述等式計(jì)算出如果Q大于3，從無負(fù)載到滿負(fù)載的電流下降小于5.13％。然而，這僅當(dāng)操作頻率接近恒定時(shí)才為真。實(shí)際上，電流饋電諧振變換器電源具有影響電路諧振頻率的許多因素。最顯然的因素是負(fù)載變化，但電路參數(shù)變化也會(huì)引起頻率漂離其標(biāo)稱值。該頻率漂移不僅引起軌道電感器電流波動(dòng)，而且最重要的是，會(huì)顯著地影響ICPT系統(tǒng)的電能拾波器的調(diào)諧以及電能可傳送性的損耗。因此，使電源頻率維持穩(wěn)定對(duì)具有固定頻率調(diào)諧的電能拾波器的ICPT系統(tǒng)很關(guān)鍵。
關(guān)于負(fù)載，對(duì)圖2所示的并聯(lián)諧振振蕩電路，在正弦激勵(lì)下，根據(jù)下述公式，其零相角(單一功率因素)諧振頻率隨負(fù)載改變fr=f01-1Q2]]>其中，質(zhì)量因素Q(ω0L/R)反映負(fù)載變化。
對(duì)應(yīng)于最大電感器電流和電容器電壓的頻率也改變并分別受下述管理fiLm=f01-12Q2]]>以及fvsm=f01+2Q2-1Q2]]>實(shí)零電壓開關(guān)操作頻率變化更復(fù)雜。這是因?yàn)橹林C振回路的注入電流與正弦波相比，更象方波。因此，諧波分量將影響實(shí)際頻移。
參考圖3，示出了方波電流的第三諧波分量對(duì)零電壓開關(guān)(ZVS)操作的影響。如果開關(guān)頻率處于零相角諧振頻率，基波電壓Vc1和基波電流I1將同相。但第三諧波電壓Vc3滯后其驅(qū)動(dòng)電流I3。這是因?yàn)橹C振回路在高于零相角諧振頻率的頻率為電容性。結(jié)果，總電壓Vc1加Vc3的零交叉點(diǎn)將滯后于方波電流的零交叉點(diǎn)。由于諧振回路電路的并聯(lián)調(diào)諧屬性，與方波電流的頻率相同的開關(guān)頻率需要降低到某種程度以便在操作中，拉回相位和保持ZVS。這暗指對(duì)實(shí)際ZVS頻率的負(fù)載影響大于零相角諧振頻率。在相同負(fù)載條件下，實(shí)際ZVS操作頻率低于零相角諧振頻率。
本發(fā)明允許克服頻移的這些問題。
現(xiàn)在參考圖4，電感器L具有在電感器的任一端與電感器串聯(lián)連接的兩個(gè)開關(guān)S1和S2。在開關(guān)兩端提供反并聯(lián)二極管D1和D2以及提供電壓源Vs。最佳開關(guān)是半導(dǎo)體開關(guān)，諸如MOSFET或IGBT、MCT或BJT。這是因?yàn)檫@些開關(guān)能足夠快地操作以便處理高頻，諸如通常在ICPT系統(tǒng)中的10kHz至100kHz。由于這些開關(guān)僅允許單向電流控制，使用它們中的兩個(gè)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識(shí)到另一實(shí)施例能使用適當(dāng)?shù)膯蝹€(gè)開關(guān)而不是兩個(gè)開關(guān)。
圖4所示的配置允許通過適當(dāng)啟用開關(guān)S1和S2，在兩個(gè)方向上控制AC電感器電流IL。
通過根據(jù)電壓源方向的變化，利用相位延遲角交替地接通來控制開關(guān)S1和S2(使用適當(dāng)?shù)拈T驅(qū)動(dòng)器，其設(shè)計(jì)對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是公知的，如由Boys J.T.和Green A，在“Inductively coupled powertransmission-concept，design and application”，IPENNZ Transactions，No.22(1)，pp1-9，1995中所但介紹的，其內(nèi)容在此引入以供參考)。例如，在電壓源Vs的正半周期中，能接通開關(guān)S1。同樣地，在負(fù)半周期中，能接通開關(guān)S2。在該例子中，相位延遲角對(duì)兩個(gè)開關(guān)是相同的，使得向外電流波形是對(duì)稱的。當(dāng)電感器電流變?yōu)榱銜r(shí)，分別斷開IGBT。因此，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)零電流開關(guān)，最小化開關(guān)損耗和電磁干擾(EMI)。
轉(zhuǎn)到圖5a至5c，示出了參考電源電壓Vs，用于電感器電流IL的典型電流波形。電感器電流的大小取決于開關(guān)激活相位延遲角。例如通過使用零交叉檢測(cè)器來檢測(cè)電壓源Vs的相位。由Vs零交叉的檢測(cè)，在下述例子中測(cè)量用于開關(guān)激活的相位延遲角。當(dāng)延遲角在0°和90°之間時(shí)，如圖5a所示，電流是連續(xù)的，因此最大電流流過電感器。當(dāng)延遲角在90°和180°之間時(shí)，電感器電流是斷續(xù)的。在電感器中流動(dòng)的基波電流IL1的大小隨延遲角增加而減小。這如圖5b和5c所示，其中，延遲角分別為120°和135°?；娏鱅L1的大小通過下述確定IL1=VsπωL(2π-2α+sin2α)]]>其中，π/2≤α≤π。
如果忽略諧波分量，相控電感器的等效電感將是Leq=VsωIL1=π2π-2α+sin2αL]]>轉(zhuǎn)到圖6，示出了有效或等效電感與實(shí)際電感之比和延遲角之間的關(guān)系。當(dāng)延遲角為90°時(shí)，受控電感器的等效電感等于其自感(即比率為1)。隨相應(yīng)增加延遲角，等效電感增加。
理論上，如果延遲角增加到180°或更高，電感器電感將為零，即，等效電感將無窮大。這是因?yàn)橛捎谒┘拥碾妷簽樨?fù)，有源開關(guān)將不能導(dǎo)電。實(shí)際上，當(dāng)延遲角達(dá)到180°時(shí)，等效電感將非常急劇地增加。這使得不適合于實(shí)際控制器設(shè)計(jì)。同時(shí)，在高延遲角，因?yàn)榇蟮臄嗬m(xù)周期，與基波電流相比，諧波分量將變得更大。因此，隨著增加延遲角，上述等式在計(jì)算等效電感中將變得更不精確。
因此，對(duì)實(shí)際調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以通過在約90°和約150°之間控制相位延遲角來實(shí)現(xiàn)控制，因?yàn)橐呀?jīng)發(fā)現(xiàn)超出150°的延遲角基本上等效于斷開電感器。
盡管相控可變電感器能與諧振軌道電感器串聯(lián)連接，實(shí)際上，基于這種結(jié)構(gòu)的頻率控制難以設(shè)計(jì)，因?yàn)殡妷涸椿鶞?zhǔn)不是非常穩(wěn)定以及必須使另外的電容器與可變電感器并聯(lián)以便實(shí)現(xiàn)有效控制。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使可變電感器與諧振調(diào)諧電容器并聯(lián)是好的選擇。由于倒相網(wǎng)Vac的輸出具有電壓源屬性，并具有非常小的諧波分量，因此，能將其視為電壓基準(zhǔn)Vs，如圖4中先前所示。包括我們的可變電感器設(shè)計(jì)的電源的另一實(shí)施例的例子如圖7所示。如該圖中所示，使相控可變電感器與諧振電容器并聯(lián)。因此，存在第一組開關(guān)S2和S2，如前所述，將來自DC電源的電流切換到變換器的諧振電路，以及控制在該實(shí)施例中為電感器的可變電抗元件的第二組開關(guān)(在該圖中未示出，但圖4中示出)。
由此通過圖7所示的電路，控制可變電感器，使得當(dāng)延遲角為90°或更低時(shí)，電感器完全“導(dǎo)通”以及系統(tǒng)的頻率處于可變范圍的高端。這是因?yàn)殡姼衅鞯窒{(diào)諧電容器的一些電容，因此總的等效電容降低，導(dǎo)致更高諧振頻率。相反，當(dāng)延遲角接近或超出180°時(shí)，有效地?cái)嚅_電感器，使得系統(tǒng)的操作頻率處于可變范圍的下端。如上所述，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)實(shí)際上，當(dāng)延遲角接近或超出150°時(shí)，有效地?cái)嚅_電感器，因此，在實(shí)際環(huán)境中，150°延遲有效地定義操作頻率范圍的另一端。在90°和180°(實(shí)際上90°至150°)延遲之間，平滑地控制電感，使得操作頻率能穩(wěn)定到其標(biāo)稱值。相位延遲提供在每半周期中出現(xiàn)連接前的預(yù)定時(shí)段。因此，當(dāng)負(fù)載變化(以及導(dǎo)致頻率漂移的其他因素的任何)開始影響頻率時(shí)，可通過開關(guān)S1和S2(圖4)動(dòng)態(tài)地控制可變電感器以便改變延遲角，并因此將頻率調(diào)節(jié)到其正?；驑?biāo)稱值(或到可以選擇的標(biāo)稱值)。用這種方式，基本上消除頻率改變的不期望影響。在圖7中示意性地表示控制機(jī)制，通過相位檢測(cè)單元16(可以包括零交叉檢測(cè)器)來檢測(cè)諧振電路電壓的零交叉和這種交叉的方向，或至少電壓波形處于正還是負(fù)半周期。將該信息提供給開關(guān)控制單元18。零交叉檢測(cè)還提供諧振電路的頻率的測(cè)量。另外，這可以通過另一部件或通過單獨(dú)的電路來測(cè)量。將該信息提供給控制單元18(可以包括微處理器)，用于控制可變電感器兩端的開關(guān)(圖4中的S1和S2)。因此，如所檢測(cè)的，諧振電路的頻率增加超出電路的標(biāo)稱諧振頻率預(yù)定的閾值，則將相位延遲角增加預(yù)定量以減小頻率?？梢允褂帽绢I(lǐng)域的技術(shù)人員已知的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)該控制策略。
在圖8中，示出了具有130°相位延遲角的典型電流波形及其電壓基準(zhǔn)。
已經(jīng)通過增加與并聯(lián)調(diào)諧電容器并聯(lián)的本發(fā)明的相控可變電感器，來測(cè)試10kHz電流饋電諧振變換器ICPT電源。該結(jié)果顯示如果相控電感器設(shè)計(jì)成在120°延遲時(shí)，該系統(tǒng)以其標(biāo)稱10kHz運(yùn)行，那么在90°延遲時(shí)，其操作頻率為約10.7kHz以及在150°延遲時(shí)，其為約9.3kHz。在所有實(shí)際參數(shù)變化以及從該系統(tǒng)的無負(fù)載到最大負(fù)載的負(fù)載條件范圍下，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以通過改變相位延遲角，能使操作頻率調(diào)整回10kHz。
與使用可變電感不同，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可變電容可以用作可變電抗部件來維持變換器中的諧振電路的所需頻率。因此，根據(jù)本發(fā)明的電源的另一實(shí)施例的例子如圖9所示。參考那一圖，使用相同的標(biāo)記，表示與參考圖7所示的實(shí)施例相同或類似的電路元件。如能看出的，主要區(qū)別是使用可變電容20，而不是可變電感?？梢允故芸乜勺冸娙萜?0與諧振電容器C并聯(lián)。另外，可以使用可變電容來完全地替換調(diào)諧電容器?？勺冸娙萜靼娙萜鰿v和開關(guān)24及26，所述開關(guān)可以被控制以便允許電容器Cv的被選導(dǎo)電，從而改變振蕩電路的有效電容。因?yàn)槌跏颊{(diào)諧電容器和新可變電容器Cv并聯(lián)，零電壓開關(guān)技術(shù)最好用來確保平滑過渡，以及最小化功率損耗和EMI。檢測(cè)部件(未示出)檢測(cè)由圖9中所示的電源輸出的電流，以及由控制部件(未示出)使用該信息來控制開關(guān)24和26，以便動(dòng)態(tài)地改變有效或等效電容，從而改變振蕩電路的頻率。用這種方式，可以將輸出頻率控制到基本上恒定。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可變電容Cv與調(diào)諧電容器C并聯(lián)排列的電路允許提供適當(dāng)?shù)碾娙莘秶员阍试S合理控制?？梢詫⒄{(diào)諧電容器選擇成在所需主電流頻率提供諧振實(shí)際所需的電容的約一半。該可變電容器Cv也可以包括相同大小的電容器(即在所需主電流頻率提供諧振所需的電容的一半)。調(diào)諧電容器C和可變電容器Cv的電容的總和被選擇成大于為振蕩電路提供所需固有諧振頻率(即，用于電源的標(biāo)稱諧振頻率)所需的電容。用這種方式，如果需要，可以選擇可變電容器Cv從電路“切換出來”，以便提供用于電路的整個(gè)等效電容，允許它以標(biāo)稱諧振頻率進(jìn)行操作。同時(shí)，根據(jù)能從電路有效切換出“多少”可變電容器將允許振蕩電路具有從低于標(biāo)稱諧振頻率到高于其標(biāo)稱諧振頻率一些值改變的固有頻率。相位檢測(cè)器16和控制單元18用與參考圖7所述的等效類似的方式起作用。
圖10a和10b表示受控可變電容器的典型電壓和電流波形。參考圖9，當(dāng)將Cv連接到電路的兩個(gè)開關(guān)S1和S2總是導(dǎo)通時(shí)，對(duì)應(yīng)于當(dāng)控制相角(相對(duì)于斷開)為零電度的情形，電流將是90電度，導(dǎo)致兩個(gè)電容器兩端的總諧振電壓如圖10a所示。當(dāng)在0至90度之間控制相角時(shí)，將斷開電容器Cv一定周期。例如，圖10b表示波形對(duì)相角為約30度時(shí)的情形，門(開關(guān))控制信號(hào)、Cv兩端的電壓(Vcv)、Cs兩端的電壓(Vcs)以及通過Cv的電流(icv)。當(dāng)斷開開關(guān)時(shí)，Cv兩端的電壓保持恒定，以及其電流為零。當(dāng)將開關(guān)控制成導(dǎo)通時(shí)，其電壓等于總的諧振電壓，以及電流流過電容器Cv。相角提供在其前面發(fā)生斷開的預(yù)定時(shí)段。如果相角等于或超出90度，電容器基本上所有時(shí)間均斷開。因此，通過控制相角在0至90電度之間，來控制電容器Cv的導(dǎo)電周期，因此，有效電容在其最大值和零之間改變。
與ICPT系統(tǒng)有關(guān)，本發(fā)明可以用來使采用各種不同形式的主導(dǎo)電路徑通電。例如，參考圖11，示出了通常平面的外殼30，在其內(nèi)放置導(dǎo)體32。如從該圖所看到的，導(dǎo)體32可以以導(dǎo)電材料的回路或線圈的形式提供。在最佳實(shí)施例中，提供多匝導(dǎo)電材料，以及導(dǎo)體連接電纜34在適當(dāng)?shù)奈恢靡鲈搯卧员氵B接到包括變換器的電源上，如在上述實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)中所述。如果需要，電纜34可以端接在與電源有關(guān)的相應(yīng)插座或插頭電連接的插頭或插座中。另外，盡管未示出，變換器可以在外殼內(nèi)提供。因此，外殼可以包括外部導(dǎo)體，用于連接到市電交流電源，以及外殼內(nèi)的變換器可以整流和過濾市電電源以便提供適當(dāng)?shù)腄C源，然后，變換器在諧振電路兩端開關(guān)以便為導(dǎo)體32提供所需AC電源。
在優(yōu)選實(shí)施例中，襯墊30可以包括通常用于“點(diǎn)擊”設(shè)備，諸如鼠標(biāo)的襯墊，或能包括部分臺(tái)面或類似表面。例如，外殼30可以提供為交通工具，諸如飛機(jī)、火車、汽車等等中的食物支架或工作面(諸如折疊食物支架)的一部分。外殼30也能是石座、溫泉區(qū)、桑拿浴、浴室等等中的墻面磚(用于加熱)或手巾架(用于干燥)的一部分。也能用于動(dòng)物籠，以便向動(dòng)物，諸如兔子、老鼠等等內(nèi)的植入物供電。外殼的本體最好由非導(dǎo)電材料構(gòu)成，但可以在部件的一個(gè)或多個(gè)部件中，或作為整體的部件中包括非晶磁性材料36。這些材料能提供適當(dāng)?shù)拇磐柯窂?，使得輔助設(shè)備可以放在外殼30附近，最好在外殼的表面38上，以及可以由來自線圈32的互感供電。外殼30也可以在水下工作。
可以包括結(jié)合外殼30使用的輔助拾波設(shè)備的部件可以包括通常由一個(gè)或多個(gè)電池供電的各種部件，但也可以包括方便具有無繩操作的其他設(shè)備。這些設(shè)備可以包括“點(diǎn)擊”設(shè)備(例如鼠標(biāo))、蜂窩電話設(shè)備、PDA、筆記本或膝上型計(jì)算機(jī)、電動(dòng)牙刷、電動(dòng)剃須刀等等。
這些設(shè)備可以包括可再充電干電池或干電池的電池，通過從線圈32感應(yīng)到拾波線圈中的電能，再充電拾波器。另外，設(shè)備(例如鼠標(biāo))同樣可以不需要電池，因?yàn)樵撛O(shè)備僅用在線圈32附近。因此，可以使用電源來給電池和無電池拾波器供電。
此外，單元30可以另外或除導(dǎo)體32外，包括專用區(qū)域，用于放置將向其提供能源的設(shè)備。例如，可以在上表面38上具有各種標(biāo)記以表示是否應(yīng)當(dāng)放置電能接收設(shè)備的單元30內(nèi)提供一個(gè)或多個(gè)鐵氧體磁心。可以形成或輪廓化(例如通過適當(dāng)?shù)啬Ｋ?上表面38以便接收或容納電能接收設(shè)備。因此，本發(fā)明適用于松散和緊密耦合系統(tǒng)。由本發(fā)明提供的電源允許該靈活性，因?yàn)榭赏ㄟ^電源來調(diào)節(jié)由于耦合強(qiáng)度而產(chǎn)生的負(fù)載變化。如果“步進(jìn)”方法用于電源頻率控制，那么負(fù)載變化必須限制到使系統(tǒng)功能有效。
使用上述電源實(shí)施例來供電主導(dǎo)電路徑32具有多個(gè)不同設(shè)備可以位于外殼30上以便由線圈32供電的優(yōu)點(diǎn)。增加電源上的負(fù)載的這些多個(gè)設(shè)備通常傾向于影響電源頻率。然而，由本發(fā)明提供的動(dòng)態(tài)振蕩電路調(diào)諧意味著多個(gè)負(fù)載或負(fù)載變化不影響系統(tǒng)性能。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將期望外殼30內(nèi)的主導(dǎo)電路徑32可以采用各種不同形式。特別地，不需要如此的單獨(dú)外殼。在一些情況下，例如所有需要的是在諸如臺(tái)面的適當(dāng)表面的中或下側(cè)提供的導(dǎo)體32。同時(shí)，與具有排列為線圈的主導(dǎo)體不同，多種不同結(jié)構(gòu)是可能的。例如，導(dǎo)電路徑可以蝕刻或印刷在適當(dāng)?shù)囊r底，諸如印刷電路板上，以及導(dǎo)電路徑可以排列成提供可以是固定或移動(dòng)的所需磁通量路徑或多個(gè)所需磁通量路徑。例如，可以將磁通量路徑設(shè)計(jì)成襯墊“旋轉(zhuǎn)”以便拾波設(shè)備可以位于與導(dǎo)電路徑32相鄰的各個(gè)不同位置或方向中，以及仍能接收足夠的能量為所需負(fù)載供電。
轉(zhuǎn)到圖12，示出了用于ICPT電源的主導(dǎo)電路徑的另一實(shí)施例。在該實(shí)施例中，主導(dǎo)電路徑通常標(biāo)記為40，以及由可以包括根據(jù)上述一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的變換器的電源42供電。
主導(dǎo)電路徑40可以簡單地包括導(dǎo)電材料回路。例如，該材料最好是多股導(dǎo)電材料，諸如銅線。然而，如圖12所示，在拾波器相對(duì)于主導(dǎo)電路徑40保持固定的應(yīng)用中，最好修改主導(dǎo)電路徑以便優(yōu)化到那些拾波器的電能傳送。使用主導(dǎo)電路徑來為相對(duì)于該路徑保持固定的拾波器供電的例子包括在船、游泳池或浴池、建筑物或交通工具中使用ICPT系統(tǒng)。采用船的例子，可以在制造期間在船中提供主導(dǎo)電路徑。用這種方式，主導(dǎo)電路徑保持物理和電絕緣以便不易損壞并且隱藏它以便它不與該結(jié)構(gòu)的外觀干擾。能將能量輸送給船中或上的拾波設(shè)備，而不需要危害船結(jié)構(gòu)的完整性。特別地，不需要穿過船體來安裝部件，諸如深度或速度傳感器。另外，可以在制造后，將主導(dǎo)電路徑后安裝到船上。
為了便于從船上的主導(dǎo)電路徑到拾波器的電能傳送，可以在輪船結(jié)構(gòu)四周的不同預(yù)定位置修改主導(dǎo)電路徑。例如，在拾波器44(例如可以包括導(dǎo)航燈)的附近，可以在位置46加寬導(dǎo)電路徑以便提供增加磁場(chǎng)的加長或分布區(qū)，以便于到拾波器44的電能傳送。類似地，在位置48，可以將一或多匝導(dǎo)電材料包括在主導(dǎo)體中(例如通過使主導(dǎo)體成圈)，以便到可以需要更大能量需求，例如可以由拾波器50供電的儀器面板的拾波器的數(shù)據(jù)傳送。因此，產(chǎn)生相對(duì)密集磁場(chǎng)強(qiáng)度的“熱點(diǎn)”或區(qū)域。類似地，可以在主導(dǎo)電路徑中的位置52處，提供另外的“熱點(diǎn)”，用于供電多于一個(gè)拾波器，諸如拾波器54和56。如果需要，例如，如能供電具有更大功率需求的拾波器92，諸如電池充電設(shè)備的區(qū)域58和60所示，可以提供多于一個(gè)“熱點(diǎn)”。最后，能使用未修改的主導(dǎo)電路徑的簡單加長區(qū)來為可以具有低功率需求以及可以需要相對(duì)于主導(dǎo)電路徑移動(dòng)的設(shè)備供電。例如，由拾波器66供電以及在船的桅桿上提供的導(dǎo)航燈的位置可能需要隨時(shí)間改變，因此，可以在船的桅桿上提供主導(dǎo)體64的簡單長度，因此，拾波器特性沿桅桿的相關(guān)位置是統(tǒng)一的。
本發(fā)明的另外的應(yīng)用包括生物工程應(yīng)用，諸如用于生理研究或藥物測(cè)試的植入物、防水應(yīng)用、防爆應(yīng)用、礦業(yè)(例如燈、傳感器)、林業(yè)(例如傳感器)、運(yùn)動(dòng)傳感器應(yīng)用(例如機(jī)器人、光學(xué)傳感器)、加熱系統(tǒng)(例如座位加熱、手巾干燥)。
如上所述，可以使用本發(fā)明來給電池或無電池的拾波器供電。此外，拾波器可以包拓超級(jí)電容器，諸如儲(chǔ)能設(shè)備，其能被非?？焖俚爻潆?放電，以及非常安全以及具有長壽命，幾乎免維護(hù)。
本發(fā)明提供變換器，具有頻率控制諧振電路，在多個(gè)不同應(yīng)用中，特別是用于緊密耦合或松散耦合系統(tǒng)的ICPT電源具有優(yōu)點(diǎn)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識(shí)到有選擇地相控的電抗元件可以包括電路諧振元件本身，諸如ICPT系統(tǒng)的變換器調(diào)諧電容器或主導(dǎo)電路徑。
本發(fā)明的優(yōu)選特征可應(yīng)用于本發(fā)明的所有方面，以及可以用在任何可能的組合中。例如，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識(shí)到受控可變電抗元件可以用在上述通過舉例方式描述的串聯(lián)調(diào)諧電路以及并聯(lián)調(diào)諧電路中。
其中，詞語“包括”、“具有”或“包含”用在本文獻(xiàn)中，或這些詞的變形，諸如由…組成或組成，這些打算在包括意義上解釋，即表示“包括但不限于”，除非上下文清楚地表示相反。
其中，已經(jīng)對(duì)特定部件或具有已知等效的本發(fā)明的整體進(jìn)行了上面的描述引證，因此，在此包含這些等效，與單獨(dú)地闡述一樣。
權(quán)利要求
1.一種諧振變換器，包括用于連接到基本上直流電源的輸入、諧振電路、有選擇地將電流從輸入提供給諧振電路的第一開關(guān)部件、與諧振電路的電抗元件有關(guān)的第二開關(guān)部件、以及開關(guān)控制部件，用來控制第二開關(guān)部件以便改變電抗元件的有效電抗。
2.如權(quán)利要求1所述的諧振變換器，包括相位檢測(cè)部件，檢測(cè)諧振電路中的電壓或電流的相位，從而控制部件可以根據(jù)檢測(cè)的相位，啟用第二開關(guān)部件以便允許電抗元件電連接到諧振電路或從諧振電路斷開。
3.如權(quán)利要求2所述的諧振變換器，其中，所述電抗包括電感器，相位檢測(cè)部件檢測(cè)諧振電路中的電壓，以及開關(guān)控制部件用來開關(guān)第二開關(guān)部件以便在檢測(cè)的電壓零交叉后的預(yù)定時(shí)段，使電感器電連接到諧振電路或從諧振電路斷開電感。
4.如權(quán)利要求3所述的諧振變換器，包括頻率檢測(cè)部件，用來檢測(cè)諧振電路的頻率，從而控制部件可以根據(jù)所檢測(cè)的頻率，啟用第二開關(guān)部件以便允許電抗元件電感器電連接到諧振電路或從諧振電路斷開，從而改變諧振電路的頻率。
5.如權(quán)利要求3所述的諧振變換器，其中，所述相位檢測(cè)部件檢測(cè)諧振電路的頻率，從而控制部件可以根據(jù)所檢測(cè)的頻率，啟用第二開關(guān)部件以便允許電感元件電連接到諧振電路或從諧振電路斷開，從而改變諧振電路的頻率。
6.如權(quán)利要求4或權(quán)利要求5所述的諧振變換器，其中，所述控制部件用來將所檢測(cè)的頻率與標(biāo)稱頻率進(jìn)行比較，以及改變預(yù)定時(shí)段以便朝向標(biāo)稱頻率改變諧振電路頻率。
7.如權(quán)利要求6所述的諧振變換器，其中，所述控制部件用來在電壓零交叉后的預(yù)定時(shí)段已過后，啟用第二開關(guān)部件以便使電感器連接到諧振電路，以及當(dāng)電壓再次達(dá)到基本上零時(shí)，允許停用第二開關(guān)部件。
8.如權(quán)利要求7所述的諧振變換器，其中，所述控制部件能在基本上0電度和基本上180電度之間改變預(yù)定時(shí)段。
9.如權(quán)利要求7所述的諧振變換器，其中，所述控制部件能在基本上90電度和基本上150電度之間改變預(yù)定時(shí)段。
10.如權(quán)利要求3至9的任何一個(gè)所述的諧振變換器，其中，所述電感器與諧振電路的調(diào)諧電容器并聯(lián)連接。
11.如權(quán)利要求3至9任何一個(gè)所述的諧振變換器，其中，所述電感器具有兩個(gè)端子以及第二開關(guān)元件包括兩個(gè)可控半導(dǎo)體開關(guān)元件，一個(gè)開關(guān)元件連接在每個(gè)端子和諧振電路之間。
12.如權(quán)利要求11所述的諧振變換器，其中，每個(gè)開關(guān)元件具有連接在其兩端的反并聯(lián)二極管。
13.如權(quán)利要求11或權(quán)利要求12所述的諧振變換器，其中，所述半導(dǎo)體開關(guān)元件包括IGBT、MOSFET、MCT、BJT或其他半導(dǎo)體開關(guān)。
14.如權(quán)利要求3所述的諧振變換器，其中，所述電感器包括ICPT系統(tǒng)的主導(dǎo)電路徑。
15.如權(quán)利要求3所述的諧振變換器，其中，所述電感器包括電感加熱系統(tǒng)的電感加熱線圈。
16.如權(quán)利要求2所述的諧振變換器，其中，所述電抗包括電容器，相位檢測(cè)部件檢測(cè)諧振電路中的電壓，以及開關(guān)控制部件用來開關(guān)第二開關(guān)部件以便在檢測(cè)的電壓零交叉后的預(yù)定時(shí)段，使電容器電連接到諧振電路或從諧振電路斷開。
17.如權(quán)利要求16所述的諧振變換器，包括頻率檢測(cè)部件，用來檢測(cè)諧振電路的頻率，從而控制部件可以根據(jù)所檢測(cè)的頻率，啟用第二開關(guān)部件以便允許電容器電連接到諧振電路或從諧振電路斷開，從而改變諧振電路的頻率。
18.如權(quán)利要求16所述的拾諧振變換器，其中，所述相位檢測(cè)部件檢測(cè)諧振電路的頻率，從而控制部件可以根據(jù)所檢測(cè)的頻率，啟用第二開關(guān)部件以便允許電容器電連接到諧振電路或從諧振電路斷開，從而改變諧振電路的頻率。
19.如權(quán)利要求17或權(quán)利要求18所述的諧振變換器，其中，所述控制部件用來將所檢測(cè)的頻率與標(biāo)稱頻率進(jìn)行比較，以及改變預(yù)定時(shí)段以便朝向標(biāo)稱頻率改變諧振電路頻率。
20.如權(quán)利要求19所述的諧振變換器，其中，所述控制部件用來啟用第二開關(guān)部件以便在電壓零交叉后的預(yù)定時(shí)段過去后，使電容器從諧振電路斷開。
21.如權(quán)利要求20所述的諧振變換器，其中，所述控制部件能夠在基本上0電度和基本上90電度之間改變預(yù)定時(shí)段。
22.如權(quán)利要求16至21的任何一個(gè)所述的諧振變換器，其中，所述電容器與諧振電路的調(diào)諧電容器并聯(lián)連接。
23.如權(quán)利要求22所述的諧振變換器，其中，所述電容器的電容基本上等于調(diào)諧電容器的電容。
24.如權(quán)利要求16至23的任何一個(gè)所述的諧振變換器，其中，所述電容器具有兩個(gè)端子，以及第二開關(guān)部件包括兩個(gè)可控半導(dǎo)體開關(guān)元件，一個(gè)開關(guān)元件連接在每個(gè)端子和諧振電路之間。
25.如權(quán)利要求24所述的諧振變換器，其中，每個(gè)開關(guān)元件具有連接在其兩端的反并聯(lián)二極管。
26.如權(quán)利要求24或權(quán)利要求25所述的諧振變換器，其中，所述半導(dǎo)體開關(guān)元件包括IGBT、MOSFET、BJT或其他半導(dǎo)體開關(guān)。
27.一種電流饋電推挽諧振變換器，包括用于連接到基本直流電源的輸入、包括ICPT系統(tǒng)的主導(dǎo)電路徑的諧振電路、有選擇地將電流從輸入提供到諧振電路的第一開關(guān)部件、與諧振電路的電抗部件有關(guān)的第二開關(guān)部件、以及開關(guān)控制部件，用來控制第二開關(guān)部件以便改變電抗元件的有效電抗。
28.一種ICPT系統(tǒng)，包括a.電源，包括諧振變換器，具有包括ICPT系統(tǒng)的主導(dǎo)電路徑的諧振電路、有選擇地將電流從輸入提供到諧振電路的第一開關(guān)部件、與諧振電路的電抗部件有關(guān)的第二開關(guān)部件、以及開關(guān)控制部件，用來控制第二開關(guān)部件以便改變電抗元件的有效電抗；b.一個(gè)或多個(gè)輔助拾波器，每個(gè)拾波器具有拾波諧振電路，包括拾波線圈和調(diào)諧電容器，從而可以通過主導(dǎo)電路徑和線圈之間的互感，將來自主導(dǎo)電路徑的電能傳送到拾波器。
29.如權(quán)利要求28所述的ICPT系統(tǒng)，其中，主導(dǎo)電路徑包括一或多匝導(dǎo)電材料。
30.如權(quán)利要求29所述的ICPT系統(tǒng)，其中，在基本平面下提供主導(dǎo)電路徑。
31.如權(quán)利要求28所述的ICPT系統(tǒng)，其中，所述主導(dǎo)電路徑包括至少一個(gè)區(qū)域，在該至少一個(gè)區(qū)域四周，存在比該路徑的一個(gè)或多個(gè)其他區(qū)域更大的磁場(chǎng)強(qiáng)度。
32.如權(quán)利要求28所述的ICPT系統(tǒng)，其中，所述主導(dǎo)電路徑包括一個(gè)或多個(gè)集總電感或一個(gè)或多個(gè)分布式電感。
33.如權(quán)利要求28至32的任何一個(gè)所述的ICPT系統(tǒng)，其中，所述主導(dǎo)電路徑安裝成與非晶磁性材料相鄰以便提供所需磁通量路徑。
34.如權(quán)利要求28至33的任何一個(gè)所述的ICPT系統(tǒng)，其中，所述拾波器包括與拾波線圈相鄰的非晶磁性材料以便提供所需磁通量路徑。
35.如權(quán)利要求28至34的任何一個(gè)所述的ICPT系統(tǒng)，其中，所述拾波器是無電池的。
36.如權(quán)利要求28至34的任何一個(gè)所述的ICPT系統(tǒng)，其中，所述拾波器包括超級(jí)電容器。
37.一種用于諧振變換器的頻率穩(wěn)定的方法，該諧振變換器具有包括感抗元件和容抗元件的諧振電路，該方法包括有選擇地將一個(gè)電抗元件切換到諧振電路中或從其切換出，以便改變電抗元件的有效電感或電容，從而控制諧振電路的頻率的步驟。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，包括檢測(cè)諧振電路中的電壓或電流的相位，以及根據(jù)所檢測(cè)的相位，將電抗元件電連接到諧振電路或從諧振電路斷開。
39.如權(quán)利要求38所述的方法，其中，檢測(cè)電壓的相位以及在檢測(cè)的電壓零交叉后的預(yù)定時(shí)段，使電抗元件電連接到諧振電路。
40.如權(quán)利要求37至39的任何一個(gè)所述的方法，包括檢測(cè)諧振電路的頻率，根據(jù)所檢測(cè)的頻率，啟用開關(guān)元件以便使電抗元件電連接到諧振電路或從諧振電路斷開，從而改變諧振電路的頻率。
41.如權(quán)利要求37至40的任何一個(gè)所述的方法，包括比較所檢測(cè)的頻率與標(biāo)稱頻率，以及改變預(yù)定時(shí)段以便朝向標(biāo)稱頻率改變諧振電路頻率。
42.如權(quán)利要求37至41的任何一個(gè)所述的方法，其中，所述電抗元件包括電感器，以及該方法包括啟用開關(guān)部件以便在電壓零交叉后的預(yù)定時(shí)段過去后，使電抗元件連接到諧振電路，以及當(dāng)電壓再次達(dá)到基本上零時(shí)，允許停用第二開關(guān)元件。
43.如權(quán)利要求42所述的方法，包括從基本上0電度和基本上180電度之間的范圍選擇預(yù)定時(shí)段。
44.如權(quán)利要求42或權(quán)利要求43所述的方法，包括從基本上90電度和基本上150電度之間的范圍選擇預(yù)定時(shí)段。
45.如權(quán)利要求39至41的任何一個(gè)所述的方法，其中，所述電抗元件包括電容器，以及該方法包括啟動(dòng)開關(guān)部件以便在電壓零交叉后的預(yù)定時(shí)段過去后，使電抗元件從諧振電路斷開。
46.如權(quán)利要求45所述的方法，其中，在電壓零交叉前的預(yù)定間隔，開關(guān)部件將電抗元件連接到諧振電路，所述預(yù)定間隔是基本上與預(yù)定時(shí)段相同的持續(xù)時(shí)間。
47.如權(quán)利要求45或權(quán)利要求46所述的方法，包括從0電度和90電度之間的范圍，選擇所述預(yù)定時(shí)段。
48.一種諧振變換器，基本上如參考附圖中所述的實(shí)施例的任何一個(gè)所述。
49.一種電流饋電推挽諧振變換器，基本上如參考附圖中所述的實(shí)施例的任何一個(gè)所述。
50.一種ICPT系統(tǒng)，基本上如參考附圖中所述的實(shí)施例的任何一個(gè)所述。
51.一種用于諧振變換器的頻率穩(wěn)定的方法，基本上如參考附圖中所述的實(shí)施例的任何一個(gè)所述。
全文摘要
提供一種諧振變換器，可以用于將電能提供給感耦電能傳送(ICPT)系統(tǒng)的主導(dǎo)電路徑。該變換器包括諧振電路中的可變電抗元件，可以被控制以便改變電抗元件的有效電感或電容。通過檢測(cè)變換器諧振電路的頻率，使所檢測(cè)的頻率與標(biāo)稱頻率進(jìn)行比較，以及改變可變電抗元件的有效電感或電容以便朝向標(biāo)稱頻率調(diào)整變換器頻率，使變換器的頻率穩(wěn)定到標(biāo)稱值。
文檔編號(hào)H02M7/525GK1813396SQ200480018154
公開日2006年8月2日 申請(qǐng)日期2004年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月23日
發(fā)明者斯特凡·H·胡斯曼, 呼愛國 申請(qǐng)人:奧克蘭聯(lián)合服務(wù)有限公司