專利名稱：一種安全電能無線傳輸插座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及輸電技術(shù)，特別是涉及一種安全電能無線傳輸插座。
背景技術(shù)：
目前，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與日常生活中，任何樣式的插座均是通過插孔與外部電器連接，并為外部電器傳輸電能。由于插座接通電源，故插座內(nèi)電極帶電。人們在不注意的情況下，受漏電、潮濕等各種因素的影響，可能導(dǎo)致觸電。甚至，在家居生活中，兒童可能在好奇心驅(qū)使下將手指伸入插孔而觸電。圖I為現(xiàn)有技術(shù)所述一種大功率無線輸電系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)示意圖。申請?zhí)?01110106328. 8、名稱為“一種大功率無線輸電系統(tǒng)”的中國發(fā)明專利申請中，交流電源經(jīng)過整流濾波處理后得到直流電，高頻逆變電路將該直流電逆變?yōu)楦哳l交流電，并利用線圈之間的電磁共振傳輸高頻交流電；對經(jīng)過傳輸?shù)母哳l交流電依次進(jìn)行整流穩(wěn)壓、輸出電流與輸出電壓適配后，加載至負(fù)載。但是，外界干擾、設(shè)備的精確度會導(dǎo)致控制精度較差，甚至?xí)?dǎo)致儲能發(fā)射線圈與儲能接收線圈之間無法產(chǎn)生共振，且輸電能量損失較大。由此可見，在現(xiàn)有技術(shù)中，插座的使用安全性較差，電能無線傳輸?shù)目刂凭缺容^差且輸電能量損失較大。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于一種使用安全性高、電能無線傳輸?shù)目刂凭容^高與能量損失較小的安全電能無線傳輸插座。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為 一種安全電能無線傳輸插座，包括安裝于墻面上的固定電路部分與可手持的移動電路部分；其中，固定電路部分，用于將外部輸入的50Hz、220V交流電壓轉(zhuǎn)換為第一整流電壓，在對移動電路部分發(fā)送的高頻電流依次進(jìn)行方波變換、鎖相環(huán)處理、電壓調(diào)整處理后得到的控制脈沖信號的控制下，對第一整流電壓進(jìn)行高頻逆變，并將得到的頻率為IOOkHz 500kHz的高頻交流電壓以無損耗的電磁能方式傳遞至移動電路部分。移動電路部分，用于對以諧振方式接收的固定電路部分發(fā)送的高頻交流電壓進(jìn)行整流穩(wěn)壓、工頻逆變處理后，將得到的工頻交流電壓發(fā)送至外部負(fù)載；并采集根據(jù)高頻交流電壓得到的高頻電流，并將該高頻電流以無線方式發(fā)送至固定電路部分。綜上所述，本發(fā)明所述安全電能無線傳輸插座中，固定電路部分對外部輸入的50Hz、220V交流電壓將經(jīng)過整流濾波后，在控制脈沖信號的控制下，被高頻逆變模塊轉(zhuǎn)換為IOOkHz 500kHz的高頻交流電壓，且高頻交流電壓的頻率被鎖定；移動電路部分對以無損耗的電磁能方式接收的高頻交流電壓進(jìn)行整流穩(wěn)壓、工頻逆變處理后，將工頻交流電壓輸送至外部負(fù)載。本發(fā)明中，由于高頻交流電壓的頻率被精確鎖定，故高頻交流電壓確定能以無損耗的電磁方式傳輸至移動電路部分；這樣，本發(fā)明所述安全電能無線傳輸插座的控制精度較高、電能傳輸損耗較小。另外，本發(fā)明所述安全電能無線傳輸插座沒有插孔，這就避免了觸電事故的產(chǎn)生。


圖I為現(xiàn)有技術(shù)所述一種大功率無線輸電系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明所述安全電能無線傳輸插座的組成結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明所述固定電路部分的組成結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明所述移動電路部分的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本發(fā)明所述整流濾波模塊的組成結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明所述高頻逆變模塊的組成結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為本發(fā)明所述高頻逆變驅(qū)動器的電路示意圖。圖8為本發(fā)明所述高頻逆變器的組成結(jié)構(gòu)示意圖。圖9為本發(fā)明所述控制模塊的組成結(jié)構(gòu)示意圖。圖10為本發(fā)明所述方波處理電路的組成結(jié)構(gòu)示意圖。圖11為本發(fā)明鎖相環(huán)的組成結(jié)構(gòu)示意圖。圖12為本發(fā)明電壓調(diào)整電路的組成結(jié)構(gòu)示意圖。圖13為本發(fā)明所述工頻逆變模塊的組成結(jié)構(gòu)示意圖。圖14為本發(fā)明所述工頻逆變驅(qū)動器的電路示意圖。圖15為本發(fā)明實(shí)施例所述安全電能無線傳輸插座的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。圖2為本發(fā)明所述安全電能無線傳輸插座的組成結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，本發(fā)明所述安全電能無線傳輸插座包括安裝于墻面上的固定電路部分I與可手持的移動電路部分2 ;其中，固定電路部分1，用于將外部輸入的50Hz、220V交流電壓轉(zhuǎn)換為第一整流電壓，在對移動電路部分2發(fā)送的高頻電流依次進(jìn)行方波變換、鎖相環(huán)處理、電壓調(diào)整處理后得到的控制脈沖信號的控制下，對第一整流電壓進(jìn)行高頻逆變，并將得到的頻率為IOOkHz 500kHz的高頻交流電壓以無損耗的電磁能方式傳遞至移動電路部分2。這里，高頻交流電壓以無損耗的電磁能方式傳遞是通過電路諧振實(shí)現(xiàn)的。移動電路部分2，用于對以諧振方式接收的固定電路部分I發(fā)送的高頻交流電壓進(jìn)行整流穩(wěn)壓、工頻逆變處理后，將得到的工頻交流電壓發(fā)送至外部負(fù)載；并采集根據(jù)高頻交流電壓得到的高頻電流，并將該高頻電流以無線方式發(fā)送至固定電路部分I?？傊?，在使用本發(fā)明所述安全電能無線傳輸插座時(shí)，將可移動電路部分通過安裝在墻面上的卡槽覆蓋固定電路部分固定電路部分對外部輸入的50Hz、220V交流電壓將經(jīng)過整流濾波后，在控制脈沖信號的控制下，被高頻逆變模塊轉(zhuǎn)換為IOOkHz 500kHz的高頻交流電壓，且高頻交流電壓的頻率被鎖定；移動電路部分對以無損耗的電磁能方式接收的高頻交流電壓進(jìn)行整流穩(wěn)壓、工頻逆變處理后，將工頻交流電壓輸送至外部負(fù)載。本發(fā)明所述安全電能無線傳輸插座中，由于高頻交流電壓的頻率被精確鎖定，故高頻交流電壓確定能以無損耗的電磁方式傳輸至移動電路部分。因此，本發(fā)明所述安全電能無線傳輸插座的控制精度較高、電能傳輸損耗較小。另外，本發(fā)明所述安全電能無線傳輸插座沒有插孔，這就避免了觸電事故的產(chǎn)生。本發(fā)明中，負(fù)載功率為20 100W。圖3為本發(fā)明所述固定電路部分的組成結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，本發(fā)明所述固定電路部分I包括整流濾波模塊11、高頻逆變模塊12、第一電感LI、控制模塊13 ;其中，整流濾波模塊11，用于將外部輸入的50Hz、220V交流電壓轉(zhuǎn)換為第一整流電壓，并對第一整流電壓濾波后，將得到的濾波整流電壓發(fā)送至高頻逆變模塊12。高頻逆變模塊12，用于根據(jù)控制模塊13發(fā)送的控制脈沖信號，將整流濾波模塊11發(fā)送的濾波整流電壓變換為頻率為IOOkHz 500kHz的高頻交流電壓，并將高頻交流電壓 發(fā)送至第一電感LI。第一電感LI，用于將高頻逆變模塊12發(fā)送的高頻交流電壓以無損耗的電磁能方式傳遞至移動電路部分2?？刂颇K13，用于以無線方式接收移動電路部分2發(fā)送的高頻電流，對該高頻電流進(jìn)行方波變換，并對得到的與高頻電流同頻率的方波電流進(jìn)行鎖相環(huán)處理后進(jìn)行電壓調(diào)整，將得到的控制脈沖信號發(fā)送至高頻逆變模塊12。圖4為本發(fā)明所述移動電路部分的組成結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示,移動電路部分2包括第二電感L2、整流穩(wěn)壓模塊21、工頻逆變模塊22、信號采集模塊23、無線發(fā)射端24 ；其中，第二電感L2，用于將以諧振方式接收的固定電路部分I發(fā)送的高頻交流電壓發(fā)送至整流穩(wěn)壓模塊21。整流穩(wěn)壓模塊21，用于將第二電感L2發(fā)送的高頻交流電壓轉(zhuǎn)換為第二整流電壓，并對第二整流電壓穩(wěn)壓后，將得到的穩(wěn)壓整流電壓發(fā)送至工頻逆變模塊22。工頻逆變模塊22，用于將整流穩(wěn)壓模塊21發(fā)送的穩(wěn)壓整流電壓轉(zhuǎn)換為工頻交流電壓后，將工頻交流電壓發(fā)送至外部負(fù)載。信號采集模塊23，用于采集第二電感L2輸出的高頻電流，并將高頻電流發(fā)送至無線發(fā)射端24。本發(fā)明中，信號采集模塊23為霍爾電流傳感器，用于采集第二電感L2所在端口的高頻電流。無線發(fā)射端24，用于將信號采集模塊23發(fā)送的高頻電流以無線方式發(fā)送至固定電路部分I。實(shí)際應(yīng)用中，可移動電路部分覆蓋到固定電路部分時(shí)，第一電感LI與第二電感L2之間形成電磁耦合。當(dāng)?shù)诙姼蠰2所在電路回路發(fā)生諧振時(shí)，第二傳感器L2以無損耗方式接收第一電感LI傳遞的高頻交流電壓。圖5為本發(fā)明所述整流濾波模塊的組成結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示，整流濾波模塊11的整流電路為二極管Dl D4組成的單相整流電路，濾波電路是由電容Cl實(shí)現(xiàn)的，電容Cl并聯(lián)在整流電路輸出端。這里，單相整流電路為現(xiàn)有技術(shù)，此處不再贅述。圖6為本發(fā)明所述高頻逆變模塊的組成結(jié)構(gòu)示意圖。如圖6所示，高頻逆變模塊12包括高頻逆變驅(qū)動器121、高頻逆變器122 ;其中，高頻逆變驅(qū)動器121，用于在控制模塊13發(fā)送的控制脈沖信號的控制下，向高頻逆變器122提供第一驅(qū)動信號。高頻逆變器122，用于在高頻逆變驅(qū)動器121發(fā)送的第一驅(qū)動信號的作用下，將整流濾波模塊11發(fā)送的濾波整流電壓變換為頻率為IOOkHz 500kHz的高頻交流電壓后，將高頻交流電壓發(fā)送至第一電感LI。圖7為本發(fā)明所述聞?lì)l逆變驅(qū)動器的電路不意圖。如圖7所不，UC3846芯片的ERR+引腳連接外部給定電壓，ERR-引腳連接控制模塊8輸出端；RT引腳通過電阻Rl接地， CT引腳通過電容Cl接地，電阻R1、電容Cl構(gòu)成了 UC3846芯片的晶振部分；VCC引腳、VIN引腳接外部直流電壓源，GND引腳接地;A0UT引腳、BOUT引腳均連接至高頻逆變器22輸入端。圖8為本發(fā)明所述高頻逆變器的組成結(jié)構(gòu)示意圖。如圖8所示，高頻逆變器122包括第一絕緣柵雙極性晶體管 IGBTl (IGBT, Insulated Gate Bipolar Transistor)、第二絕緣柵雙極性晶體管IGBT2、第三絕緣柵雙極性晶體管IGBT2、第四絕緣柵雙極性晶體管IGBT4 ;其中，第一絕緣柵雙極性晶體管IGBTl漏極連接第二絕緣柵雙極性晶體管IGBT2源極，第三絕緣柵雙極性晶體管IGBT3漏極連接第四絕緣柵雙極性晶體管IGBT4源極，第一絕緣柵雙極性晶體管IGBTl源極與第三絕緣柵雙極性晶體管IGBT3源極連接，第二絕緣柵雙極性晶體管IGBT2的漏極與第四絕緣柵雙極性晶體管IGBT4的漏極連接，第一絕緣柵雙極性晶體管IGBTl源極、第二絕緣柵雙極性晶體管IGBT2漏極連接至整流濾波模塊I輸出端，第一絕緣柵雙極性晶體管IGBTl漏極、第三絕緣柵雙極性晶體管IGBT3漏極連接至共振模塊3輸入端；第一絕緣柵雙極性晶體管IGBTl門極與第四絕緣柵雙極性晶體管IGBT4門極連接在一起后又連接至高頻逆變驅(qū)動器121第一輸出端，第二絕緣柵雙極性晶體管IGBT2門極與第三絕緣柵雙極性晶體管IGBT3門極連接至一起后又連接至高頻逆變驅(qū)動器21第二輸出端。本發(fā)明中，第一絕緣柵雙極性晶體管IGBT1、第二絕緣柵雙極性晶體管IGBT2、第三絕緣柵雙極性晶體管IGBT2、第四絕緣柵雙極性晶體管IGBT4均為NPN型。實(shí)際應(yīng)用中，第一絕緣柵雙極性晶體管IGBTl、第二絕緣柵雙極性晶體管IGBT2、第三絕緣柵雙極性晶體管IGBT2、第四絕緣柵雙極性晶體管IGBT4也可均為PNP型。這里，高頻逆變驅(qū)動器121第一輸出端為UC3846芯片AOUT引腳，高頻逆變驅(qū)動器121第二輸出端為UC3846芯片BOUT引腳。圖9為本發(fā)明所述控制模塊的組成結(jié)構(gòu)示意圖。如圖9所示，控制模塊13包括無線接收端134、方波處理電路131、鎖相環(huán)132、電壓調(diào)整電路133 ;其中，無線接收端134，用于以無線方式接收移動電路部分2發(fā)送的高頻電流，并將高頻電流轉(zhuǎn)發(fā)至方波處理電路131。方波處理電路131，用于將無線接收端134發(fā)送的高頻電流轉(zhuǎn)化為方波電流，并將方波電流發(fā)送至鎖相環(huán)132。鎖相環(huán)132，用于對方波處理電路131發(fā)送的方波電流與所述鎖相環(huán)132輸出電流進(jìn)行相位比較當(dāng)方波電流相位滯后于所述鎖相環(huán)132輸出電流相位時(shí)，向電壓調(diào)整電路發(fā)送高電平；當(dāng)方波電流相位超前于所述鎖相環(huán)132輸出電流相位時(shí)，向電壓調(diào)整電路發(fā)送低電平；當(dāng)方波電流相位等于所述鎖相環(huán)132輸出電流相位時(shí)，向電壓調(diào)整電路發(fā)送零電平。電壓調(diào)整電路133，用于對鎖相環(huán)132發(fā)送的高電平、低電平和零電平進(jìn)行功率放大并轉(zhuǎn)換為電平為-5V +5V的調(diào)整脈沖信號；對調(diào)整脈沖信號進(jìn)行偏置處理，將得到的OV IOV的偏置脈沖信號進(jìn)行鉗位處理后，得到控制脈沖信號；將控制脈沖信號發(fā)送至高頻逆變驅(qū)動器121。圖10為本發(fā)明所述方波處理電路的組成結(jié)構(gòu)示意圖。如圖10所示，方波處理電路131包括第一放大器、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第八電容C8、第九電容C9 ；其中，第四電阻R4 —端與第五電阻R5 —端串接，第四電阻R4另一端連接+15V直流電壓，第五電阻R5另一端接地；第五電阻R5 —端通過第六電阻R6連接至第一放大器反相輸入端(第2引腳)；放大器正相輸入端(第3引腳)連接至無線接收端134 ;第一放大器平衡端(第5引腳)與平衡/選通端(第6引腳)直接連接，正電源端(第8引腳)連接+12V直流電壓；負(fù)電源端(第4引腳)一方面連接至-12V直流電壓，另一方面通過第八電容CS接地；接地端(第I引腳)接地，輸出端(第7引腳)連接至鎖相環(huán)132輸入端。 本發(fā)明中，第一放大器米用LM311芯片。圖11為本發(fā)明鎖相環(huán)的組成結(jié)構(gòu)示意圖。如圖11所示，鎖相環(huán)132包括MC74HC4046AD芯片、第七電阻至第i^一電阻R7 町1、第十電容至第^^一電容ClO Cll ;其中，MC74HC4046AD芯片第一定時(shí)電阻引入端(Rl引腳)通過電阻R8接地，第二定時(shí)電阻引入端(R2引腳)通過電阻R7接地，接地端(GND引腳)接地，內(nèi)部壓控振蕩器第一定時(shí)電容連接端(CIA引腳)與內(nèi)部壓控振蕩器第二定時(shí)電容連接端(CIB引腳)之間連接第十電容C10，工作正電源連接端(VDD引腳)連接+15V直流電壓源，壓控振蕩器封鎖端(INH引腳)接地，比較器輸入端(C0MPIN引腳)連接壓控振蕩器輸出端(VC00UT引腳)，解調(diào)器輸出端(DEM0UT引腳)通過第九電阻R9接地；第十電阻RlO—端一方面連接至第i^一電阻Rll—端，另一方面連接至壓控振蕩器輸入端(VC0IN引腳)；第十電阻RlO另一端連接相位比較器II輸出端(PC20UT引腳)，第i^一電阻Rll另一端通過第i^一電容Cll接地；信號輸入端(SIGIN引腳)連接方波處理電路131輸出端，相位比較器II輸出端(PC20UT引腳)還連接電壓調(diào)整電路133輸入端。圖12為本發(fā)明電壓調(diào)整電路的組成結(jié)構(gòu)示意圖。如圖12所示，電壓調(diào)整電路133包括NPN型三極管T1、PNP型三極管T2、第九二極管至第十二二極管D9 D12、第十二電阻至第十五電阻R12 R15、第十二電容至第十三電容C12 C13、第二放大器；其中，NPN型三極管、PNP型三極管、第九二極管D9 、第十二極管D10、第十四電阻R14組成推挽電路，第九二極管D9陰極連接第十二極管DlO陽極；第九二極管D9陽極一方面連接至NPN型三極管Tl基極，另一方面通過第十四電阻R14連接至+5V直流電壓源；第十二極管DlO陰極連接至PNP型三極管基極；NPN型三極管Tl發(fā)射極一方面連接至PNP型三極管T2發(fā)射極，另一方面通過第十五電阻R15連接至第二放大電路正相輸入端；第二放大電路正相輸入端還連接+5V電壓源，第二放大電路反相輸入端接地；第十六電阻R16與第十三電容C13并聯(lián)連接后，第十六電阻R16—端連接第二放大器輸出端，第十六電阻R16另一端連接第二放大器反相輸入端；第十一二極管D11、第十二二極管D12組成鉗位電路，第十一二極管Dll陽極一方面連接第十二二極管D12陰極，第十一二極管Dll陽極另一方面連接至高頻逆變驅(qū)動器21輸入端，第十一二極管Dll陰極連接至+IOV電壓源，第十二二極管D12陽極接地；第十二電阻R12 —端連接至第十三電阻R13 —端,第十三電阻R13另一端通過第十二電容Cl2接地，第十二電阻Rl2另一端連接所述鎖相環(huán)82第一輸出端，第十三電阻Rl3 —端還連接至所述鎖相環(huán)82第二輸出端。實(shí)際應(yīng)用中，推挽電路輸出的-5V +5V的調(diào)整脈沖信號與+5V電壓源輸出的電壓相加，得到OV IOV的偏置脈沖信號；二極管D11、二極管D12組成鉗位電路進(jìn)一步將偏置脈沖信號鉗位為OV IOV的控制脈沖信號。圖13為本發(fā)明所述工頻逆變模塊的組成結(jié)構(gòu)示意圖。如圖13所示，工頻逆變模塊22包括工頻逆變驅(qū)動器221、工頻逆變器222 ;其中，工頻逆變驅(qū)動器221，用于將所述工頻逆變驅(qū)動器自身產(chǎn)生的第二驅(qū)動信號發(fā)送至工頻逆變器222。工頻逆變器222，用于在工頻逆變驅(qū)動器221發(fā)送的第二驅(qū)動信號的控制下，將整流穩(wěn)壓模塊21發(fā)送的穩(wěn)壓整流電壓轉(zhuǎn)換為工頻交流電壓后，將工頻交流電壓發(fā)送至外部負(fù)載。圖14為本發(fā)明所述工頻逆變驅(qū)動器的電路不意圖。如圖14所不,UC3846芯片的RT引腳通過電阻R2接地，CT引腳通過電容C5接地，電阻R2、電容C5構(gòu)成了 UC3846芯片的晶振部分；VCC引腳、VIN引腳接外部直流電壓源，GND引腳接地;A0UT引腳、BOUT引腳均連接至工頻逆變器222輸入端。實(shí)際應(yīng)用中，工頻逆變器52由第五絕緣柵雙極性晶體管IGBT5、第六絕緣柵雙極性晶體管IGBT6、第七絕緣柵雙極性晶體管IGBT7、第八絕緣柵雙極性晶體管IGBT8組成，其組成結(jié)構(gòu)與高頻逆變器22中的第一絕緣柵雙極性晶體管IGBTl、第二絕緣柵雙極性晶體管IGBT2、第三絕緣柵雙極性晶體管IGBT2、第四絕緣柵雙極性晶體管IGBT4對應(yīng)相同，此處不再贅述。這里，工頻逆變驅(qū)動器221第一輸出端為UC3846芯片AOUT引腳，工頻逆變驅(qū)動器221第二輸出端為UC3846芯片BOUT引腳。實(shí)施例圖15為本發(fā)明實(shí)施例所述無線輸電系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)示意圖。如圖15所示，本實(shí)施例中，電阻Rl R12的大小均為IkQ，電容Cl Cll的大小均為O. OluF ;電容C7起穩(wěn)壓作用；電容C8、電容C9起濾波穩(wěn)壓作用12V，且穩(wěn)壓值為12V;第一電感LI的電感值為IOOmH,第二電感L2的電感值為10mH。本實(shí)施例中，第一整流電壓、第二整流電壓均為311V。綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的·保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種安全電能無線傳輸插座，其特征在于，所述安全電能無線傳輸插座包括安裝于墻面上的固定電路部分與可手持的移動電路部分；其中， 固定電路部分，用于將外部輸入的50Hz、220V交流電壓轉(zhuǎn)換為第一整流電壓，在對移動電路部分發(fā)送的高頻電流依次進(jìn)行方波變換、鎖相環(huán)處理、電壓調(diào)整處理后得到的控制脈沖信號的控制下，對第一整流電壓進(jìn)行高頻逆變，并將得到的頻率為IOOkHz 500kHz的高頻交流電壓以無損耗的電磁能方式傳遞至移動電路部分； 移動電路部分，用于對以諧振方式接收的固定電路部分發(fā)送的高頻交流電壓進(jìn)行整流穩(wěn)壓、工頻逆變處理后，將得到的工頻交流電壓發(fā)送至外部負(fù)載；并采集根據(jù)高頻交流電壓得到的高頻電流，并將該高頻電流以無線方式發(fā)送至固定電路部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的安全電能無線傳輸插座，其特征在于，所述固定電路部分包括整流濾波模塊、高頻逆變模塊、第一電感、控制模塊；其中， 整流濾波模塊，用于將外部輸入的50Hz、220V交流電壓轉(zhuǎn)換為第一整流電壓，并對第一整流電壓濾波后，將得到的濾波整流電壓發(fā)送至高頻逆變模塊； 高頻逆變模塊，用于根據(jù)控制模塊發(fā)送的控制脈沖信號，將整流濾波模塊發(fā)送的濾波整流電壓變換為頻率為IOOkHz 500kHz的高頻交流電壓，并將高頻交流電壓發(fā)送至第一電感； 第一電感，用于將高頻逆變模塊發(fā)送的高頻交流電壓以無損耗的電磁能方式傳遞至所述移動電路部分； 控制模塊，用于以無線方式接收所述移動電路部分發(fā)送的高頻電流，對該高頻電流進(jìn)行方波變換，并對得到的與高頻電流同頻率的方波電流進(jìn)行鎖相環(huán)處理后進(jìn)行電壓調(diào)整，將得到的控制脈沖信號發(fā)送至高頻逆變模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的安全電能無線傳輸插座，其特征在于，所述移動電路部分包括第二電感、整流穩(wěn)壓模塊、工頻逆變模塊、信號采集模塊、無線發(fā)射端；其中， 第二電感，用于將以諧振方式接收的所述固定電路部分I發(fā)送的高頻交流電壓發(fā)送至整流穩(wěn)壓模塊； 整流穩(wěn)壓模塊，用于將第二電感發(fā)送的高頻交流電壓轉(zhuǎn)換為第二整流電壓，并對第二整流電壓穩(wěn)壓后，將得到的穩(wěn)壓整流電壓發(fā)送至工頻逆變模塊； 工頻逆變模塊，用于將整流穩(wěn)壓模塊發(fā)送的穩(wěn)壓整流電壓轉(zhuǎn)換為工頻交流電壓后，將工頻交流電壓發(fā)送至外部負(fù)載； 信號采集模塊，用于采集第二電感輸出的高頻電流，并將高頻電流發(fā)送至無線發(fā)射端; 無線發(fā)射端，用于將信號采集模塊發(fā)送的高頻電流以無線方式發(fā)送至所述固定電路部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的安全電能無線傳輸插座，其特征在于，所述高頻逆變模塊包括高頻逆變驅(qū)動器、高頻逆變器；其中， 高頻逆變驅(qū)動器，用于在所述控制模塊發(fā)送的控制脈沖信號的控制下，向高頻逆變器提供第一驅(qū)動信號； 高頻逆變器，用于在高頻逆變驅(qū)動器發(fā)送的第一驅(qū)動信號的作用下，將所述整流濾波模塊發(fā)送的濾波整流電壓變換為頻率為IOOkHz 500kHz的高頻交流電壓后，將高頻交流電壓發(fā)送至所述第一電感。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的安全電能無線傳輸插座，其特征在于，所述高頻逆變器包括第一絕緣柵雙極性晶體管、第二絕緣柵雙極性晶體管、第三絕緣柵雙極性晶體管、第四絕緣柵雙極性晶體管；其中，第一絕緣柵雙極性晶體管漏極連接第二絕緣柵雙極性晶體管源極，第三絕緣柵雙極性晶體的漏極連接第四絕緣柵雙極性晶體管源極；第一絕緣柵雙極性晶體管源極與第三絕緣柵雙極性晶體管源極連接，第二絕緣柵雙極性晶體管漏極與第四絕緣柵雙極性晶體管漏極連接；第一絕緣柵雙極性晶體管源極、第二絕緣柵雙極性晶體管漏極連接至所述整流濾波模塊輸出端，第一絕緣柵雙極性晶體管漏極、第三絕緣柵雙極性晶體管漏極連接至所述第一電感；第一絕緣柵雙極性晶體管門極與第四絕緣柵雙極性晶體管門極連接在一起后又連接至所述高頻逆變驅(qū)動器第一輸出端，第二絕緣柵雙極性晶體管門極與第三絕緣柵雙極性晶體管門極連接至一起后又連接至所述高頻逆變驅(qū)動器第二輸出端。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的安全電能無線傳輸插座，其特征在于，所述工頻逆變模塊包括工頻逆變驅(qū)動器、工頻逆變器；其中， 工頻逆變驅(qū)動器，用于將所述工頻逆變驅(qū)動器自身產(chǎn)生的第二驅(qū)動信號發(fā)送至工頻逆變器； 工頻逆變器，用于在工頻逆變驅(qū)動器發(fā)送的第二驅(qū)動信號的控制下，將所述整流穩(wěn)壓模塊發(fā)送的穩(wěn)壓整流電壓轉(zhuǎn)換為工頻交流電壓后，將工頻交流電壓發(fā)送至外部負(fù)載。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的安全電能無線傳輸插座，其特征在于，所述控制模塊包括無線接收端、方波處理電路、鎖相環(huán)、電壓調(diào)整電路；其中， 無線接收端，用于以無線方式接收所述移動電路部分發(fā)送的高頻電流，并將高頻電流轉(zhuǎn)發(fā)至方波處理電路； 方波處理電路，用于將無線接收端發(fā)送的高頻電流轉(zhuǎn)化為方波電流，并將方波電流發(fā)送至鎖相環(huán)； 鎖相環(huán)，用于對方波處理電路發(fā)送的方波電流與所述鎖相環(huán)輸出電流進(jìn)行相位比較當(dāng)方波電流相位滯后于所述鎖相環(huán)輸出電流相位時(shí)，向電壓調(diào)整電路發(fā)送高電平；當(dāng)方波電流相位超前于所述鎖相環(huán)輸出電流相位時(shí)，向電壓調(diào)整電路發(fā)送低電平；當(dāng)方波電流相位等于所述鎖相環(huán)輸出電流相位時(shí)，向電壓調(diào)整電路發(fā)送零電平； 電壓調(diào)整電路，用于對鎖相環(huán)發(fā)送的高電平、低電平和零電平進(jìn)行功率放大并轉(zhuǎn)換為電平為-5V +5V的調(diào)整脈沖信號；對調(diào)整脈沖信號進(jìn)行偏置處理，將得到的OV IOV的偏置脈沖信號進(jìn)行鉗位處理后，得到控制脈沖信號；將控制脈沖信號發(fā)送至所述高頻逆變驅(qū)動器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的安全電能無線傳輸插座，其特征在于，所述方波處理電路包括第一放大器、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第八電容、第九電容；其中，第四電阻一端與第五電阻一端串接，第四電阻另一端連接+15V直流電壓，第五電阻另一端接地；第五電阻一端通過第六電阻連接至第一放大器反相輸入端；第一放大器正相輸入端連接至所述無線接收端；第一放大器平衡端與平衡/選通端直接連接，正電源端連接+12V直流電壓；負(fù)電源端一方面連接-12V直流電壓，另一方面通過第八電容接地；接地端接地，輸出端連接至所述鎖相環(huán)輸入端。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的安全電能無線傳輸插座，其特征在于，所述鎖相環(huán)包括MC74HC4046AD芯片、第七電阻至第i^一電阻、第十電容、第i^一電容；其中，MC74HC4046AD芯片第一定時(shí)電阻引入端通過第八電阻接地，第二定時(shí)電阻引入端通過第七電阻接地，接地端接地，內(nèi)部壓控振蕩器第一定時(shí)電容連接端與內(nèi)部壓控振蕩器第二定時(shí)電容連接端之間連接第十電容，工作正電源連接端連接+15V直流電壓源，壓控振蕩器封鎖端接地，比較器輸入端連接壓控振蕩器輸出端，解調(diào)器輸出端通過第九電阻接地；第十電阻一端一方面連接至第十一電阻一端，另一方面連接至壓控振蕩器輸入端；第十電阻另一端連接相位比較器II輸出端，第十一電阻另一端通過第十一電容接地；信號輸入端連接所述方波處理電路輸出端，相位比較器II輸出端還連接所述電壓調(diào)整電路輸入端。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的安全電能無線傳輸插座，其特征在于，所述電壓調(diào)整電路包括NPN型三極管、PNP型三極管、第九二極管至第十二二極管、第十二電阻至第十五電阻、第十二電容至第十三電容、第二放大器；其中，NPN型三極管、PNP型三極管第九二極管、第十二極管、第十四電阻組成推挽電路，第九二極管陰極連接第十二極管陽極；第九二極管陽極一方面連接至NPN型三極管基極，另一方面通過第十四電阻連接至+5V直流電壓源；第十二極管陰極連接至PNP型三極管基極；NPN型三極管發(fā)射極一方面連接至PNP型三極管發(fā)射極，另一方面通過第十五電阻連接至第二放大器正相輸入端；第二放大器正相輸入端還連接+5V電壓源，第二放大器反相輸入端接地；第十六電阻與第十三電容并聯(lián)連接后，第十六電阻一端連接第二放大器輸出端，第十六電阻另一端連接第二放大器反相輸入端；第十一二極管、第十二二極管組成鉗位電路，第十一二極管陽極一方面連接第十二二極管陰極，第十一二極管陽極另一方面連接至所述高頻逆變驅(qū)動器輸入端，第十一二極管陰極連接至+IOV電壓源，第十二二極管陽極接地；第十二電阻一端連接至第十三電阻一端，第十三電阻另一端通過第十二電容接地，第十二電阻另一端連接所述鎖相環(huán)第一輸出端，第十三電阻一端還連接至所述鎖相環(huán)第二輸出端。
全文摘要
本發(fā)明提供一種安全電能無線傳輸插座，包括安裝于墻面上的固定電路部分與可手持的移動電路部分；其中，固定電路部分將市電交流電壓轉(zhuǎn)換為第一整流電壓，根據(jù)對移動電路部分發(fā)送的高頻電流依次進(jìn)行方波變換、鎖相環(huán)處理、電壓調(diào)整處理后得到的控制脈沖信號對第一整流電壓進(jìn)行逆變，并將得到的100kHz～500kHz的高頻交流電壓以電磁能形式傳遞至移動電路部分；移動電路部分對以諧振方式接收的高頻交流電壓進(jìn)行整流穩(wěn)壓、工頻逆變處理后，將得到的工頻交流電壓發(fā)送至外部負(fù)載；采集根據(jù)高頻交流電壓得到的高頻電流，并以無線方式發(fā)送至固定電路部分。本發(fā)明具有安全性高、控制精度高、能量損失小等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用生產(chǎn)生活中。
文檔編號H02J17/00GK102916497SQ20121039054
公開日2013年2月6日 申請日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月29日
發(fā)明者鄭征, 張子偉, 崔燦, 陶海軍 申請人:河南理工大學(xué)