專利名稱：感應(yīng)電力系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種感應(yīng)電力系統(tǒng)，特別是一種高供電效率的感應(yīng)電力系統(tǒng)。
技術(shù)背景非接觸的感應(yīng)電力系統(tǒng)(Inductively Coupled Power Transfer; ICPT)，是用以有效率地將具有穩(wěn)定電源的一次側(cè)電路的能量，通過磁場(chǎng)感應(yīng)，傳遞至相 距一定距離且非接觸的二次側(cè)電路中，此技術(shù)已得到了廣泛的應(yīng)用，如應(yīng)用于 電子車輛、手機(jī)、 一般可攜式電子裝置及人工心臟起搏器(Medical Implants) 中所需要使用的非接觸式充電電池、或應(yīng)用于物料搬運(yùn)設(shè)備與系統(tǒng)(Material Handling System)及公共運(yùn)輸系統(tǒng)(Public Transportation System)中，它具有 良好的安全性、可靠性以及可長(zhǎng)時(shí)間使用和容易維修等優(yōu)點(diǎn)。.在現(xiàn)有的感應(yīng)電力系統(tǒng)的技術(shù)中，電力提供的效率一直是期待被提升及突 破的一項(xiàng)議題，但是，在現(xiàn)有的感應(yīng)電力系統(tǒng)設(shè)備中，其二次側(cè)電路通常只提 供有一組電力，用以驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載，為了節(jié)省電力，往往無(wú)法提供系統(tǒng)待命 的功能，這就使得系統(tǒng)會(huì)因開關(guān)而造成時(shí)間上的浪費(fèi)，但若是一直維持系統(tǒng)在 待命狀態(tài)以便隨時(shí)使用，則又會(huì)造成系統(tǒng)電力上的浪費(fèi)。同時(shí)，在現(xiàn)有的感應(yīng)電力系統(tǒng)的技術(shù)中，提高工作頻率、縮小系統(tǒng)設(shè)備的 體積及降低生產(chǎn)制造成本一直是期待被提升及突破的另一項(xiàng)議題，但是，這卻 因?yàn)槠湟淮蝹?cè)電路的電流切換所產(chǎn)生的電力耗損而又受到了限制。因此，人們迫切的需要一種可以提高電力供應(yīng)效率、提供系統(tǒng)待命功能、 降低電流切換耗損、提高系統(tǒng)工作頻率及降低制造成本的感應(yīng)電力系統(tǒng)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的，在于提供一種具有高供電效率的感應(yīng)電力系統(tǒng)，以提高電 力供應(yīng)效率、提供系統(tǒng)待命功能、降低電流切換耗損、提高系統(tǒng)工作頻率及降 低制造成本。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了一種感應(yīng)電力系統(tǒng)，用以連接并驅(qū)動(dòng)一 負(fù)載，其包含有一次側(cè)電路及二次側(cè)電路。其中，該一次側(cè)電路包含有至少一 主電感，用以產(chǎn)生一電流感應(yīng)磁場(chǎng)。該二次側(cè)電路，包括有一感應(yīng)起電部及一 電力配置部。該感應(yīng)起電部，包含一第一電感及一第二電感，且該第一電感與 該第二電感相互電性串聯(lián)，該感應(yīng)起電部相鄰于一次側(cè)電路，用以產(chǎn)生感應(yīng)交 流電。該電力配置部，包含有一第一電容、 一第二電容以及一開關(guān)裝置。該第 一電容與該第一電感電性串聯(lián)，且該第一電容值與該第一電感值相互匹配，以 產(chǎn)生串聯(lián)共振而提供一控制電力；該第二電容與該第一電容、該第一電感及該 第二電感電性并聯(lián)，且該第二電容值與該第二電感值相互匹配，以產(chǎn)生并聯(lián)共 振而提供一負(fù)載電力；該開關(guān)裝置與該第二電感電性串聯(lián)，當(dāng)該開關(guān)裝置被導(dǎo) 通時(shí)，該電力配置部提供負(fù)載電力至負(fù)載，當(dāng)該開關(guān)裝置被切斷時(shí)，則停止提 供負(fù)載電力。為了更好地實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還公開了另一種感應(yīng)電力系統(tǒng)，用以連 接并驅(qū)動(dòng)一負(fù)載，其包含有一次側(cè)電路及二次側(cè)電路。其中，該一次側(cè)電路， 包含有至少一主電感，用以產(chǎn)生一電流感應(yīng)磁場(chǎng)；該二次側(cè)電路，包含有多個(gè) 感應(yīng)起電部、多個(gè)電力配置部及一控制單元。其中，該多個(gè)感應(yīng)起電部，均相 鄰于該一次側(cè)電路中的主電感，且在各感應(yīng)起電部中，均包含有至少一相互電 性串聯(lián)的電感，用以產(chǎn)生多組感應(yīng)交流電。而該多個(gè)電力配置部中，各電力配 置部與各感應(yīng)起電部一一相連，用以將該感應(yīng)交流電轉(zhuǎn)換成直流電力。該控制 單元用以接受各電力配置部所匯集的直流電力，且該控制單元電性連接于負(fù) 載，用以控制并驅(qū)動(dòng)負(fù)載。此外，本發(fā)明還公開了一種二次側(cè)電路，它應(yīng)用于具有一次側(cè)電路的感應(yīng) 電力系統(tǒng)，該一次側(cè)電路具有至少一主電感，并提供一交流電源至該一次側(cè)電 路的該主電感，從而使與該主電感相鄰的該二次側(cè)電路產(chǎn)生一感應(yīng)交流電，該 二次側(cè)電路用以連接并驅(qū)動(dòng)一負(fù)載，其包括有一感應(yīng)起電部、 一電力配置部以 及一第一控制單元。其中，該感應(yīng)起電部包含一第一電感及一第二電感，且該 第一電感與該第二電感相互電性串聯(lián)，該感應(yīng)起電部相鄰于一次側(cè)電路，用以 產(chǎn)生感應(yīng)交流電。該電力配置部，包含有一第一電容、 一第二電容、 一變壓整 流單元以及一開關(guān)裝置。其中，該第一電容與該第一電感電性串聯(lián)，且該第一 電容值與該第一電感值相互匹配以產(chǎn)生串聯(lián)共振，從而提供一控制電力；該第二電容與該第一電容、該第一電感及該第二電感電性并聯(lián)，且該第二電容值與 該第二電感值相互匹配以產(chǎn)生并聯(lián)共振，從而提供一負(fù)載電力；該變壓整流單 元的一側(cè)與該第一電容及該第一電感形成一回路，可使控制電力轉(zhuǎn)換成一直流控制電力；該開關(guān)裝置與該第二電感電性串聯(lián)，當(dāng)該開關(guān)裝置被導(dǎo)通時(shí)，該電 力配置部提供一負(fù)載電力至負(fù)載，而當(dāng)該開關(guān)裝置被切斷時(shí)，則停止提供該負(fù) 載電力。該第一控制單元，分別電性連接至該電力配置部、負(fù)載及該開關(guān)裝置， 用以接受直流控制電力，且該第一控制單元可選擇性地控制開關(guān)裝置導(dǎo)通及切 斷。本發(fā)明還公開了一種一次側(cè)電路，其包含有至少一主電感，用以產(chǎn)生一電 流感應(yīng)磁場(chǎng)，從而使與主電感相鄰的二次側(cè)電路產(chǎn)生一感應(yīng)交流電；同時(shí)，其 包含有一反向換流單元、 一匹配電感及一主電容，其中，該反向換流單元、該 匹配電感、該主電容及該主電感相互匹配，以使該反向換流單元輸出一不連續(xù) 電流。該反向換流單元包含有多個(gè)切換開關(guān)及一具有一固定工作頻率的驅(qū)動(dòng)控 制單元，且該驅(qū)動(dòng)控制單元在該反向換流單元輸出的不連續(xù)電流為零時(shí)，或在 此不連續(xù)電流通過切換開關(guān)的反向二極管時(shí)，驅(qū)動(dòng)切換開關(guān)，以減少因切換電 流而產(chǎn)生的電能粍?chuàng)p。本發(fā)明的功效在于，在所提出的感應(yīng)電力系統(tǒng)中，利用其內(nèi)部二次側(cè)電路 中，同時(shí)將多個(gè)電感與電容相互串聯(lián)及并聯(lián)，使系統(tǒng)可同時(shí)提供兩組電力，其 中， 一組為負(fù)載電力，用以提供負(fù)載所需的電力，另一組則為控制電力，此為 一小電力，用以提供維持系統(tǒng)待命及致能負(fù)載電力所需的電力，借此，可以降 低系統(tǒng)電力的浪費(fèi)及多余的耗損，從而達(dá)到有效運(yùn)用的效果。本發(fā)明的另一功效在于，所提出的二次側(cè)電路，具有多個(gè)感應(yīng)起電部及電 力配置部，用以匯集多組負(fù)載電力，從而提供更大的電力至負(fù)載；實(shí)際上，本 發(fā)明形成了多個(gè)小功率輸出的二次側(cè)電路，在對(duì)它們加以并聯(lián)后，即可形成一 個(gè)大功率輸出的二次側(cè)電路；因此，本發(fā)明所提出的二次側(cè)電路中，可以僅使 用一般規(guī)格的零件以形成上述電路，而不需要使用能夠承受大功率的特殊規(guī)格 零件，這樣，不僅節(jié)省了零件，整體輸出功率也較佳。本發(fā)明的感應(yīng)電力系統(tǒng) 可實(shí)際提供的系統(tǒng)總輸出功率為現(xiàn)有技術(shù)的三倍以上，從而使得電力提供的效 率得到了有效的提升。本發(fā)明的另一功效在于，所提出的一次側(cè)電路具有固定的工作頻率，且其內(nèi)部反向換流單元可輸出一不連續(xù)電流，從而有效的降低因切換電流而產(chǎn)生的 電能粍?chuàng)p。因此，可實(shí)際提高感應(yīng)電力系統(tǒng)的工作頻率、縮小系統(tǒng)設(shè)備的體積 及降低其生產(chǎn)制造的成本。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本發(fā)明的 限定。


圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例的感應(yīng)電力系統(tǒng)的架構(gòu)圖； 圖2A為現(xiàn)有技術(shù)中電感一電容(LC)并聯(lián)共振電路圖； 圖2B為本發(fā)明的電感一電容(LC)串并聯(lián)共振電路圖； 圖3A為本發(fā)明第二實(shí)施例的感應(yīng)電力系統(tǒng)的架構(gòu)圖； 圖3B為本發(fā)明第三實(shí)施例的感應(yīng)電力系統(tǒng)的架構(gòu)圖； 圖4為本發(fā)明第四實(shí)施例的感應(yīng)電力系統(tǒng)的架構(gòu)圖； 圖5為本發(fā)明第五實(shí)施例的感應(yīng)電力系統(tǒng)的架構(gòu)圖； 圖6A為本發(fā)明第一實(shí)施例的端電壓變化示意圖； 圖6B為本發(fā)明第四實(shí)施例的端電壓變化示意圖； 圖6C為本發(fā)明第五實(shí)施例的端電壓變化示意圖。 其中，附圖標(biāo)記 21 —電感 22—電容 100—一次側(cè)電路 110—主電感 120—電源輸入端 130—整流電路140— 反向換流單元141— 切換開關(guān)142— 驅(qū)動(dòng)控制單元 150—匹配電感 160—主電容 200—二次側(cè)電路210 —感應(yīng)起電部 211—第一電感212 —第二電感 213—第三電感220— 電力配置部221— 第一電容222— 第二電容223— 第三電容 225 —開關(guān)裝置 226—變壓整流單元2261— 變壓器2262— 整流二極管2263— 電容器 228_交流/直流變流器240— 控制單元241— 第一控制單元242— 第二控制單元 300—負(fù)載 ^一第一固定電流 12—第二固定電流ICA—交流控制電力 ICD —直流控制電力 ILA—交流負(fù)載電力 IU) —直流負(fù)載電力 L一長(zhǎng)度Vac、 Vcb、 Vbd、 Vcd、 Veb、 Vae、 Vaf、 Vfg、 Vge—端電壓 Vab—固定端電壓具體實(shí)施方式
以下配合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。首先，請(qǐng)參閱圖l，此為本發(fā)明第一實(shí)施例的感應(yīng)電力系統(tǒng)的架構(gòu)圖。本 發(fā)明第一實(shí)施例的感應(yīng)電力系統(tǒng)，包含有一次側(cè)電路100及二次側(cè)電路200，用以連接并驅(qū)動(dòng)一負(fù)載(Load) 300。其中一次側(cè)電路100至少具有一主電感 110，用以產(chǎn)生一電流感應(yīng)磁場(chǎng)。二次側(cè)電路200，包含有一感應(yīng)起電部210、 一電力配置部220及一第一 控制單元241。其中，感應(yīng)起電部210相鄰于一次側(cè)電路100的主電感110， 且感應(yīng)起電部210由一第一電感211及一第二電感212所組成，該第一電感 211與該第二電感212相互電性串聯(lián)，由于該第一及該第二電感211、 212位 于一次側(cè)電路100的主電感110所產(chǎn)生的電流感應(yīng)磁場(chǎng)范圍中，因而產(chǎn)生相應(yīng) 的感應(yīng)交流電。電力配置部220，包含有一第一電容221、 一第二電容222、 一開關(guān)裝置 225、 一交流/直流變流器(AC/DC Converter) 228、 一第二控制單元242及一 變壓整流單元226。其中，第一電容221與第一電感211電性串聯(lián)，且第一電 容值與第一電感值相互匹配，從而產(chǎn)生串聯(lián)共振，當(dāng)該第一電容221與該第一 電感211共振時(shí)，會(huì)使得兩組件內(nèi)部的阻抗(Impedance)相互抵消，從而有 助于減少電力耗損及有效的提供電力。同時(shí)，第二電容222與第一電感2U、第二電感212及第一電容221相互 并聯(lián)，且第二電容值與第二電感值相互匹配而產(chǎn)生并聯(lián)共振，由于第一電容 221與第一電感211產(chǎn)生的共振抵消了各自的內(nèi)阻抗，因此，該第二電容222 只需用以與第二電感212產(chǎn)生共振，從而使得該第二電容222與該第二電感 212的內(nèi)部阻抗相互抵消，同樣的，這有助于減少電力耗損及有效的提供電力。電力配置部220還具有一變壓整流單元226，該變壓整流單元226包含有 一變壓器2261、多個(gè)整流二極管2262及一電容器2263，其中變壓器2261的 一側(cè)與第一電感211及第一電容221形成一回路，使得由第一電感211產(chǎn)生的 感應(yīng)交流電，在第一電感211及第一電容221所形成的電感一電容(LC)共 振電路中傳遞，從而提供一交流控制電力(Ica)，該交流控制電力(ICA)傳 送至變壓器2261后，由變壓器2261提供電路隔離及電壓調(diào)整的作用，并通過 整流二極管2262及電容器2263達(dá)到整流及穩(wěn)壓的效果，從而轉(zhuǎn)換成一直流控 制電力(Icd)，該直流控制電力(ICD)可傳送并提供給第一控制單元241及 第二控制單元242。此外，由于第二電容222與第一電容221、第一電感211及第二電感212 相并聯(lián)，且第二電容222與第二電感212產(chǎn)生并聯(lián)共振，因此，使得第一電感 211及第二電感212串聯(lián)所產(chǎn)生的感應(yīng)交流電，在第一電感211、第二電感212、 第一電容221及第二電容222所形成的電感一電容(LC)共振電路中傳遞， 從而提供一交流負(fù)載電力(Ila)，而交流/直流變流器228，在接收所提供的 交流負(fù)載電力(tA)后，將其轉(zhuǎn)換成一直流負(fù)載電力(Ild)，用以驅(qū)動(dòng)并供 給負(fù)載300所需的電力。該電力配置部220還具有一開關(guān)裝置225 ，該開關(guān)裝置225與第二電感212 相串聯(lián)，因此，如圖1所示，開關(guān)裝置225的串接方式并不會(huì)影響第一電感 211與第一電容221所形成的回路的運(yùn)作，即不影響控制電力(交流控制電力 ICA及直流控制電力ICD可統(tǒng)稱為控制電力)的輸出與否。但是卻會(huì)影響負(fù)載電 力(交流負(fù)載電力lLA及直流負(fù)載電力Iu3可統(tǒng)稱為負(fù)載電力)的輸出與否，當(dāng)開關(guān)裝置225被導(dǎo)通時(shí)，可由電力配置部220提供負(fù)載電力而加以驅(qū)動(dòng)負(fù)載 300，而當(dāng)開關(guān)裝置225被切斷時(shí)，則停止提供負(fù)載電力至負(fù)載300。該二次側(cè)電路200還具有第一控制單元241及第二控制單元242，其中， 該第一控制單元241，用以接受電力配置部220所提供的直流控制電力(Icd)， 同時(shí)，其除了電性連接于開關(guān)裝置225，以控制負(fù)載電力的輸出與否外，還電 性連接于負(fù)載300，因此，在開關(guān)裝置225被導(dǎo)通后，直流控制電力(Icd)可 與負(fù)載電力共同驅(qū)動(dòng)并控制負(fù)載300。而該第二控制單元242，同樣的，接受 電力配置部220所提供的直流控制電力(ICD)，并且電性連接至交流/直流變 流器228，以控制直流負(fù)載電力(ILD)。綜上所述，二次側(cè)電路200，可通過電力配置部220，將感應(yīng)起電部210 所產(chǎn)生的感應(yīng)交流電分配成兩組電力，它們分別為控制電力及負(fù)載電力，其中， 負(fù)載電力具有系統(tǒng)的主電力，用以供給負(fù)載300所需的電力，控制電力具有較 小的電力，用以供給第一及第二控制單元241、 242控制系統(tǒng)所用。當(dāng)處于系 統(tǒng)待命狀態(tài)時(shí)，可利用第一控制單元241控制開關(guān)裝置225切斷連接，以節(jié)省 系統(tǒng)主電力的耗損，此時(shí)，只需提供較小的控制電力給第一控制單元241，以 維持待命狀態(tài)的運(yùn)作，從而為隨時(shí)導(dǎo)通開關(guān)裝置225做好準(zhǔn)備，進(jìn)而減少電力 的耗損。該一次側(cè)電路100，除具有一主電感110夕卜，還包含有一電源輸入端120、一整流電路130、 一反向換流單元140、 一匹配電感150及一主電容160。該 電源輸入端120用以接受一外部交流電源，如IIOV、 220V或380V交流電源。 當(dāng)外部交流電源輸入至一次側(cè)電路100后，則傳送至整流電路130，該整流電 路130利用其內(nèi)部的整流二極管及電容，進(jìn)行整流及穩(wěn)壓，并將交流電源轉(zhuǎn)換 成一直流電源，而后，將該直流電源輸入至反向換流單元140，該反向換流單 元140，由多個(gè)切換開關(guān)141，及一具有一固定工作頻率的驅(qū)動(dòng)控制單元142 所組成，用以改變及調(diào)整所輸入的直流電源的頻率，進(jìn)而產(chǎn)生一高頻率的交流 電源。在本實(shí)施例中，交流電源被控制為一方波交流電源，該方波交流電源被 輸入至匹配電感150后，又流通至主電容160及主電感110，其中，主電容160 及主電感110相互電性并聯(lián)，而主電容160的電容值與主電感110的電感值相 互匹配，以產(chǎn)生并聯(lián)共振，從而提供一正弦波交流電源，該主電感110，由于 所流通的正弦波交流電源，而產(chǎn)生相應(yīng)的電流感應(yīng)磁場(chǎng)，從而致能二次側(cè)電路 200。同時(shí)，匹配電感150的電感值與該方波交流電源及正弦波交流電源相互 匹配，從而使得反向換流單元140輸出一不連續(xù)電流。該驅(qū)動(dòng)控制單元142， 用以測(cè)量電源輸入端120的輸入功率，從而調(diào)整與其相對(duì)應(yīng)的工作周期(Duty Cycle)，使切換開關(guān)141，在不連續(xù)電流為零時(shí)，或在不連續(xù)電流通過切換開 關(guān)141的反向二極管時(shí)，產(chǎn)生切換動(dòng)作，以減少因切換電流而產(chǎn)生的電能粍?chuàng)p。 接著，請(qǐng)參閱圖2A，在現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)電感21與電容22相互并聯(lián)而產(chǎn) 生共振時(shí)，其相對(duì)應(yīng)的等效電路，如同一用以輸出一第一固定電流(10的固 定電流源，而其第一固定電流值(1。與電感21的長(zhǎng)度L成反比，因此，電 感21越長(zhǎng)則得到越小的第一固定電流(1》，電感21越短則得到越大的第一 固定電流(I,)。而后，請(qǐng)參閱圖2B，在本發(fā)明中，將電感區(qū)分為第一電感211及第二電 感212，在本實(shí)施例中，第二電感212的長(zhǎng)度為1/3L，第一電感211的長(zhǎng)度為 2/3L，其中，第一電感211與第一電容221串聯(lián)，而第一電感211、第二電感 212及第一電容221與第二電容222相并聯(lián)，由于第一電感211與第一電容221 串聯(lián)并產(chǎn)生共振,使得第一電感211及第一 電容221的內(nèi)阻抗相互抵消，因此， 其對(duì)應(yīng)的等效電路如同僅有第二電感212與第二電容222相并聯(lián)。同時(shí)，由于 第二電感212與第二電容222相并聯(lián)，因此，如同另一用以輸出第二固定電流 (12)的固定電流源，此第二固定電流值(12)與第二電感212的長(zhǎng)度L2成反比。由于第二電感212之長(zhǎng)度L2僅為1/3L，因此，在本發(fā)明中，電感一電容 (LC)共振電路中所產(chǎn)生之第二固定電流(12)為現(xiàn)有技術(shù)中的第一固定電流 (1》的三倍。因此，其電力總輸出功率亦為現(xiàn)有技術(shù)的三倍大。當(dāng)然，本發(fā)明所提出感應(yīng)電力系統(tǒng)可提供的電力總輸出功率，并不僅限定 在現(xiàn)有技術(shù)的三倍大，它可以通過調(diào)整第一電感211及第二電感212的長(zhǎng)度比 例而決定其放大比例，例如，在上述電路中，若第二電感212的長(zhǎng)度L2為1/5 L，則其電力總輸出功率可為現(xiàn)有技術(shù)的五倍大。請(qǐng)參閱圖3A，此為本發(fā)明第二實(shí)施例的感應(yīng)電力系統(tǒng)的架構(gòu)圖。本發(fā)明 第二實(shí)施例的感應(yīng)電力系統(tǒng)的二次側(cè)電路200，包含有多個(gè)感應(yīng)起電部210及 多個(gè)電力配置部220，該多個(gè)感應(yīng)起電部210均相鄰于一次側(cè)電路100的主電 感110，且各電力配置部220將與之相對(duì)應(yīng)的感應(yīng)起電部210所產(chǎn)生的感應(yīng)交 流電整流并轉(zhuǎn)換成直流電力，而后傳送并匯集至控制單元240，并通過控制單 元240驅(qū)動(dòng)及供給負(fù)載300所需的電力。請(qǐng)參閱圖3B，此為本發(fā)明第三實(shí)施例的感應(yīng)電力系統(tǒng)的架構(gòu)圖。本發(fā)明 第三實(shí)施例的感應(yīng)電力系統(tǒng)的主要架構(gòu)與第二實(shí)施例相似。S卩，本發(fā)明第三實(shí) 施例的感應(yīng)電力系統(tǒng)的二次側(cè)電路200，也包含有多個(gè)感應(yīng)起電部210及多個(gè) 電力配置部220，且該多個(gè)感應(yīng)起電部210均相鄰于一次側(cè)電路100的主電感 110。在本實(shí)施例中，每一感應(yīng)起電部210及電力配置部220的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與第 一實(shí)施例相同。即，各感應(yīng)起電部210包含有第一電感211及第二電感212， 且感應(yīng)起電部所產(chǎn)生的感應(yīng)交流電如同第一實(shí)施例，可分別被整流并配置成一 直流控制電力(ICD)及直流負(fù)載電力(ILD)。其中，各電力配置部220所產(chǎn) 生的直流控制電力(Icd)均傳遞并匯集至控制單元240，而各電力配置部220 所產(chǎn)生的直流負(fù)載電力(ILD)均傳遞并匯集至負(fù)載300，以驅(qū)動(dòng)并供給負(fù)載 300所需的電力。此外，控制單元240可分別控制各電力配置部220中的開關(guān) 裝置(圖未示)的導(dǎo)通或切斷，從而分別控制各電力配置部220的負(fù)載電力(t) 的輸出與否。請(qǐng)參閱圖4，此為本發(fā)明第四實(shí)施例的感應(yīng)電力系統(tǒng)的架構(gòu)圖。本發(fā)明第 四實(shí)施例的感應(yīng)電力系統(tǒng)與第一實(shí)施例相似，其主要差異在于第四實(shí)施例中， 第一電容221位于第一電感2U與第二電感212之中間，且如同第一實(shí)施例彼 此依序相互電性串聯(lián)。請(qǐng)參閱圖5，此為本發(fā)明第五實(shí)施例的感應(yīng)電力系統(tǒng)的架構(gòu)圖。本發(fā)明第 五實(shí)施例的感應(yīng)電力系統(tǒng)與第一實(shí)施例相似，其主要差異在于第五實(shí)施例中，二次側(cè)電路200還包含有一第三電感213，且其與第一電感211相同，同時(shí)， 還包含一第三電容223，且其與第一電容221相同。其中第一電感211、第一 電容221、第三電感213及第三電容223依序相互電性串聯(lián)，且與變壓器2261 的一側(cè)形成一回路。其中，該第一電感值及該第三電感值需分別與該第一電容值及該第三電容 值相匹配，以使上述組件產(chǎn)生串聯(lián)共振，同時(shí)，如同第一實(shí)施例，該第一電感 211及該第三電感213所產(chǎn)生的感應(yīng)交流電可形成一控制電力，以供第一及第 二控制單元241、 242所使用。請(qǐng)參閱圖l、圖4、圖5、圖6A、圖6B及圖6C，在第一實(shí)施例中，在第 一電感211及第一電容221所形成的回路中，第一電感211與第一電容221 由于產(chǎn)生共振效應(yīng)，使得第一電容221的兩端端電壓(Vac)與第一電感211 的兩端端電壓(Vcb)均具有較大電壓值，而第一電感211的兩端端電壓(Vcb) 則又包含有兩個(gè)部份，第一部份為與第一電容221共振的端電壓，且其大小 相同但相位相反而相互抵消，而第二部份則為一次側(cè)電路100的主電感110 所致能的感應(yīng)起電電壓，且其為一固定端電壓(Vab)。其中，第一實(shí)施例中 端電壓向量的計(jì)算式如下Vac = Va —VcVcb-Vc-VbVab = Va — Vb = Vac +VcbVbd = Vb —Vd = 0.5VcbVcd = Vc — Vd = Vcb + Vbd在第四實(shí)施例中，每一組件兩端端電壓與第一實(shí)施例相同，然而，由于第 四實(shí)施例中，第一電容221位于第一電感211與第二電感212之中間，使得累 積端電壓(Vcd)具有相對(duì)于第一實(shí)施例較小的電壓值，且亦產(chǎn)生一相同的固 定端電壓(Vab)。在第四實(shí)施例中端電壓向量的計(jì)算式如下-Vae-Va-VeVeb-Ve-VbVab = Va — Vb = Vae + VebVbd = Vb - Vd = 0.5Vae Vcd = Vc - Vd = Vab + Vbd在第五實(shí)施例中，由于第一電感211及第三電感213分別與第一電容221 及第三電容223產(chǎn)生共振效應(yīng)，因此，每一組件兩端端電壓Vaf、 Vfg、 Vge、 Veb，只具有相對(duì)于第一實(shí)施例二分之一的較小的電壓值，且亦產(chǎn)生一相同的 固定端電壓(Vab)。在第五實(shí)施例中端電壓向量的計(jì)算式如下Vaf-Va-VfVfg = Vf - VgVge = Vg - VeVeb = Ve - VbVab = Va — Vb = Vaf + Vfg + Vge + Veb Vbd = Vb - Vd = Vaf = Vge Vcd = Vc — Vd = Vab + Vbd當(dāng)然，二次側(cè)電路的串聯(lián)共振的電感及電容組件的兩端端電壓的降低，并 不僅限定于為第一實(shí)施例的二分之一，可以通過調(diào)整串聯(lián)共振的電感及電容組 件的個(gè)數(shù)而決定其降低比例，例如，在上述電路中，若再增加一個(gè)同等電感及 一個(gè)同等電容，使其擁有三個(gè)同等電感及三個(gè)同等電容，依電感一電容一電 感一電容一電感一電容的順序相互電性串聯(lián)，且其電感值及電容值依序相互 匹配，以產(chǎn)生串聯(lián)共振，則其各組件兩端端電壓可降低為第一實(shí)施例的三分之由此可知，本發(fā)明第五實(shí)施例中的二次側(cè)電路，可以避免在電感一電容 (LC)共振電路中，因相互共振而產(chǎn)生瞬時(shí)高電壓，從而造成組件的損害或 因需要使用較高規(guī)格的電感或電容組件而增加成本的現(xiàn)象，并且可以使感應(yīng)電 力系統(tǒng)避免在不同國(guó)家使用時(shí)，因受其電壓規(guī)范或最高電壓限制，而必須通過 許多使用上的安全認(rèn)證的情況。本發(fā)明的功效在于，在所提出的感應(yīng)電力系統(tǒng)中，由于在其內(nèi)部的二次側(cè) 電路中，將多個(gè)電感與電容相互串聯(lián)及并聯(lián)，從而使系統(tǒng)可提供兩組電力，一 組為負(fù)載電力，為主電力，用以提供負(fù)載所需的電力，另一組為控制電力，為 一小電力，用以提供維持系統(tǒng)待命及致能負(fù)載電力所需的電力，因此，可以降 低系統(tǒng)電力的浪費(fèi)及多余的耗損，從而達(dá)到有效運(yùn)用的效果。同時(shí)，本發(fā)明還提出了具有多個(gè)感應(yīng)起電部及電力配置部的二次側(cè)電路，它可以匯集多組負(fù)載 電力，從而提供更大的電力至負(fù)載，同時(shí)，本發(fā)明的感應(yīng)電力系統(tǒng)可實(shí)際提供 系統(tǒng)的總輸出功率至現(xiàn)有技術(shù)的三倍以上，使得電力提供效率得到有效的提 升。當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情 況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但 這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1. 一種感應(yīng)電力系統(tǒng)，用以連接并加以驅(qū)動(dòng)一負(fù)載，其特征在于，包含有一次側(cè)電路，其包含有至少一主電感，用以產(chǎn)生一電流感應(yīng)磁場(chǎng)；二次側(cè)電路，包含有一感應(yīng)起電部，包含有一第一電感及一第二電感，且該第一電感與該第二電感相互電性串聯(lián)，該感應(yīng)起電部相鄰于該一次側(cè)電路，用以產(chǎn)生感應(yīng)交流電；一電力配置部，包含有一第一電容，該第一電容與該第一電感電性串聯(lián)，且該第一電容值與該第一電感值相互匹配，以產(chǎn)生串聯(lián)共振，從而提供一控制電力；一第二電容，該第二電容與該第一電容、該第一電感及該第二電感電性并聯(lián)，且該第二電容值與該第二電感值相互匹配，以產(chǎn)生并聯(lián)共振，從而提供一負(fù)載電力；一開關(guān)裝置，與該第二電感電性串聯(lián)，當(dāng)開關(guān)裝置被導(dǎo)通時(shí)，該電力配置部提供該負(fù)載電力至該負(fù)載，當(dāng)該開關(guān)裝置被連接時(shí)，則停止提供該負(fù)載電力。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種感應(yīng)電力系統(tǒng)，其特征在于，還包含一變壓整流單元，設(shè)置在該電力配置部，且該變壓整流單元的一側(cè)與該第一電容及該第一電感形成一回路，使該控制電力轉(zhuǎn)換成一直流控制電力；一第一控制單元，分別電性連接于該電力配置部、該負(fù)載及該開關(guān)裝置， 用以接受該直流控制電力，且該第一控制單元可選擇性地控制該開關(guān)裝置導(dǎo)通 及切斷。
3、 如權(quán)利要求2所述的一種感應(yīng)電力系統(tǒng)，其特征在于，該電力配置部 還包含有一交流/直流變流器及一第二控制單元，該交流/直流變流器用以接受 該負(fù)載電力，并將該負(fù)載電力轉(zhuǎn)變?yōu)橐恢绷髫?fù)載電力，而該第二控制單元?jiǎng)t用 以接受該直流控制電力，且該第二控制單元用以控制并驅(qū)動(dòng)該交流/直流變流 器。
4、 如權(quán)利要求1所述的一種感應(yīng)電力系統(tǒng)，其特征在于，該二次側(cè)電路 還包含有一第三電感及一第三電容，而該第一電容、第一電感、第三電容及第三電感依序電性串聯(lián)，且與該變壓整流單元的一側(cè)形成一回路。
5、 一種感應(yīng)電力系統(tǒng)，用以連接并加以驅(qū)動(dòng)一負(fù)載，其特征在于，包含 有一次側(cè)電路及二次側(cè)電路，其中該一次側(cè)電路包含有一主電感，用以產(chǎn)生一電流感應(yīng)磁場(chǎng)，以使與該主電感相鄰的該二次側(cè)電 路的該感應(yīng)起電部產(chǎn)生感應(yīng)交流電；一反向換流器，具有一固定的工作頻率，用以接受一直流電源及調(diào)整該直 流電源的頻率、波形及工作周期以產(chǎn)生一交流電源；一匹配電感，用以使該反向換流器輸出一不連續(xù)電流；一主電容，用以與該主電感電性并聯(lián)，且該主電容值與該主電感值相互匹 配，以產(chǎn)生并聯(lián)共振。
6、 如權(quán)利要求5所述的一種感應(yīng)電力系統(tǒng)，其特征在于，還包含 一電源輸入端，用以輸入一交流電源至該一次側(cè)電路；一整流電路，用以接收該交流電源，并將該交流電源轉(zhuǎn)換成一直流電源。
7、 如權(quán)利要求5或6所述的一種感應(yīng)電力系統(tǒng)，其特征在于，該反向換流器由多個(gè)切換開關(guān)及一驅(qū)動(dòng)控制單元所組成，且該驅(qū)動(dòng)控制單元用以驅(qū)動(dòng)該 數(shù)個(gè)切換開關(guān)及測(cè)量該電源輸入端的輸入功率，以調(diào)整其工作周期，使該數(shù)個(gè) 切換開關(guān)，在該不連續(xù)電流為零時(shí)，或在該不連續(xù)電流通過該數(shù)個(gè)切換開關(guān)的 反向二極管時(shí)，產(chǎn)生切換動(dòng)作。
8、 一種感應(yīng)電力系統(tǒng)，用以連接并加以驅(qū)動(dòng)一負(fù)載，其特征在于，包含有一次側(cè)電路，該一次側(cè)電路包含有至少一主電感，用以產(chǎn)生一電流感應(yīng)磁場(chǎng)；二次側(cè)電路，該二次側(cè)電路包含有多個(gè)感應(yīng)起電部，均相鄰于該一次側(cè)電路的該主電感，且在該多個(gè)感應(yīng)起電部中，均包含有至少一相互電性串聯(lián)的電感，用以產(chǎn)生多組感應(yīng)交流電； 多個(gè)電力配置部，其中，該多個(gè)電力配置部與該多個(gè)感應(yīng)起電部一一相連，且用以將該多組感應(yīng)交流電轉(zhuǎn)換成多組直流電力；一控制單元，用以接受該多個(gè)電力配置部所匯集的該多組直流電力，且該控制單元電性連接于該負(fù)載，用以控制并驅(qū)動(dòng)該負(fù)載。
9、 如權(quán)利要求8所述的一種感應(yīng)電力系統(tǒng)，其特征在于，該控制單元可分別可選擇性地控制該多個(gè)電力配置部的直流電力的輸出及切斷。
10、如權(quán)利要求8所述的一種感應(yīng)電力系統(tǒng)，其特征在于，該多個(gè)感應(yīng)起電部還分別具有一第一電感及一第二電感，且該第一電感與該第二電感相互電性串聯(lián)，而該多個(gè)電力配置部還包含有一第一電容，與該第一電感電性串聯(lián)，且該第一電容值與該第一電感值相互匹配，以產(chǎn)生串聯(lián)共振，從而提供一控制電力；一第二電容，與該第一電感及該第二電感電性并聯(lián)，且該第二電容值與該第二電感值相互匹配，以產(chǎn)生并聯(lián)共振，從而提供一負(fù)載電力；一變壓整流單元，且該變壓整流單元的一側(cè)與該第一電容及該第一電感形成一回路，使該控制電力轉(zhuǎn)換成該直流控制電力；一開關(guān)裝置，與該第二電感電性串聯(lián)，當(dāng)該開關(guān)裝置被導(dǎo)通時(shí)，該電力配 置部提供該負(fù)載電力至該負(fù)載，當(dāng)該開關(guān)裝置被切斷時(shí)，則停止提供該負(fù)載電 力。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種感應(yīng)電力系統(tǒng)，用來(lái)連接并驅(qū)動(dòng)一負(fù)載，包含有一次側(cè)電路及二次側(cè)電路。該一次側(cè)電路具有一主電感，用以產(chǎn)生電流感應(yīng)磁場(chǎng)。該二次側(cè)電路具有一感應(yīng)起電部及一電力配置部。該感應(yīng)起電部具有相互串聯(lián)的第一電感及第二電感，并相鄰于主電感，用以產(chǎn)生感應(yīng)交流電。該電力配置部，具有一第一電容、一第二電容以及一開關(guān)裝置。其中第一電容與第一電感串聯(lián)并產(chǎn)生串聯(lián)共振，從而提供一控制電力；第二電容與第一、第二電感及第一電容電性并聯(lián)并產(chǎn)生并聯(lián)共振，從而提供一負(fù)載電力，當(dāng)開關(guān)裝置被打開時(shí)，提供負(fù)載電力至負(fù)載。
文檔編號(hào)H02M5/44GK101277069SQ20071008955
公開日2008年10月1日 申請(qǐng)日期2007年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月29日
發(fā)明者王垂森 申請(qǐng)人:雅米科技股份有限公司