諧振型非接觸供電裝置、電能發(fā)射端和控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電力電子技術(shù)，具體設(shè)及一種諧振型非接觸供電裝置、電能發(fā)射端和 控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 非接觸供電技術(shù)基于其方便實(shí)用的特點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品領(lǐng)域，尤其是小功 率電子產(chǎn)品行業(yè)如移動(dòng)電話、MP3播放器、數(shù)碼照相機(jī)、便攜式電腦等?，F(xiàn)有技術(shù)的諧振型 非接觸供電裝置通常包含有一個(gè)由發(fā)射線圈L1和接收線圈L2構(gòu)成的諧振與磁禪合電路， 發(fā)射線圈L1與電能發(fā)射端的其它元件構(gòu)成發(fā)射側(cè)諧振電路，接收線圈L2與電能接收端的 其它元件構(gòu)成接收側(cè)諧振電路。通過將發(fā)射側(cè)諧振電路和接收側(cè)諧振電路的諧振頻率設(shè)置 為相同，可W使得發(fā)射側(cè)諧振電路諧振時(shí)，通過電磁場與發(fā)射側(cè)諧振電路禪合的接收側(cè)諧 振電路也發(fā)生諧振，由此實(shí)現(xiàn)W非接觸的方式傳輸電能。該諧振頻率被稱為自感諧振頻率。
[0003] 然而，由于負(fù)載在供電過程中會(huì)發(fā)生變化，目前缺乏手段始終保持較高的系統(tǒng)效 率而不受負(fù)載變化影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明提供一種諧振型非接觸供電裝置、電能發(fā)射端和控制方法，通過 調(diào)節(jié)發(fā)射側(cè)諧振回路的電流值來調(diào)整接收側(cè)的輸出電壓，從而調(diào)整等效負(fù)載阻抗，使系統(tǒng) 工作在效率最優(yōu)模式下。
[0005] 第一方面，提供一種諧振型非接觸供電裝置，包括：
[0006] 逆變電路，用于接收電能生成電壓強(qiáng)度參量響應(yīng)于逆變控制信號(hào)的第一交流電；
[0007] 阻抗變換網(wǎng)絡(luò)，用于接收所述第一交流電生成第二交流電，所述第二交流電的電 流強(qiáng)度參量與所述第一交流電的電壓強(qiáng)度參量對應(yīng)；
[000引發(fā)射側(cè)諧振電路，包括發(fā)射線圈，用于接收所述第二交流電；
[0009] 接收側(cè)諧振電路，包括接收線圈，所述接收線圈與所述發(fā)射線圈分離地W非接觸 方式禪合，所述接收側(cè)諧振電路用于從所述發(fā)射線圈接收電能生成第=交流電；
[0010] 控制電路，用于生成所述逆變控制信號(hào)W保持所述第二交流電的電流強(qiáng)度參量為 所述第=交流電的電流強(qiáng)度參量的m倍，m為所述接收線圈的線圈等效電阻和所述發(fā)射線 圈的線圈等效電阻比值的二分之一次方，所述電壓強(qiáng)度參量為電壓峰值或有效值，所述電 流強(qiáng)度參量為電流峰值或有效值。
[0011] 優(yōu)選地，所述控制電路包括：
[0012] 電能接收側(cè)控制電路，用于獲取和W無線方式發(fā)送表征所述第S交流電的電流強(qiáng) 度參量的第二信號(hào)；
[0013] 電能發(fā)射側(cè)控制電路，用于接收所述第二信號(hào)，并檢測表征所述第二交流電的電 流強(qiáng)度參量的第一信號(hào)，根據(jù)所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)生成所述逆變控制信號(hào)。
[0014] 優(yōu)選地，所述電能接收側(cè)控制電路包括：
[0015] 第二電流強(qiáng)度參量檢測電路，用于檢測獲取所述第二信號(hào)；
[0016] 第二無線通信電路，用于W無線方式發(fā)送所述第二信號(hào)；
[0017] 所述電能發(fā)射側(cè)控制電路包括：
[0018] 第一無線通信電路，用于W無線方式接收所述第二信號(hào)；
[0019] 轉(zhuǎn)換電路，用于將所述第二信號(hào)轉(zhuǎn)換為第=信號(hào)，所述第=信號(hào)表征所述第二信 號(hào)與m的乘積；
[0020] 第一電流強(qiáng)度參量檢測電路，用于檢測獲取所述第一信號(hào)；
[0021] 控制信號(hào)生成電路，生成所述逆變控制信號(hào)W最小化所述第S信號(hào)與所述第一信 號(hào)的差值。
[0022] 優(yōu)選地，所述控制信號(hào)生成電路包括：
[0023] 補(bǔ)償電路，用于生成響應(yīng)于所述第S信號(hào)和所述第一信號(hào)差值的補(bǔ)償信號(hào)；
[0024] 比較器，比較所述補(bǔ)償信號(hào)與S角波信號(hào)生成脈寬調(diào)制信號(hào)；
[0025] 移相控制電路，根據(jù)所述脈寬調(diào)制信號(hào)生成所述逆變控制信號(hào)，所述逆變控制信 號(hào)具有響應(yīng)于所述脈寬調(diào)制信號(hào)的相差。
[0026] 優(yōu)選地，所述電能接收側(cè)控制電路包括：
[0027] 第二電流強(qiáng)度參量檢測電路，用于檢測獲取所述第二信號(hào)；
[002引第二無線通信電路，用于W無線方式發(fā)送所述第二信號(hào)；
[0029] 所述電能發(fā)射側(cè)控制電路包括：
[0030] 第一無線通信電路，用于W無線方式接收所述第二信號(hào)；
[0031] 第一電流強(qiáng)度參量檢測電路，用于檢測獲取所述第一信號(hào)；
[0032] 轉(zhuǎn)換電路，用于將所述第一信號(hào)轉(zhuǎn)換為第=信號(hào)，所述第=信號(hào)表征所述第一信 號(hào)與1/m的乘積；
[0033] 控制信號(hào)生成電路，生成所述逆變控制信號(hào)W最小化所述第二信號(hào)與所述第S信 號(hào)的差值。
[0034] 優(yōu)選地，所述控制信號(hào)生成電路包括：
[0035] 補(bǔ)償電路，用于生成響應(yīng)于所述第二信號(hào)和所述第S信號(hào)差值的補(bǔ)償信號(hào)；
[0036] 比較器，比較所述補(bǔ)償信號(hào)與S角波信號(hào)生成脈寬調(diào)制信號(hào)；
[0037] 移相控制電路，根據(jù)所述脈寬調(diào)制信號(hào)生成所述逆變控制信號(hào)，所述逆變控制信 號(hào)具有響應(yīng)于所述脈寬調(diào)制信號(hào)的相差。
[003引第二方面，提供一種電能發(fā)射端，用于W非接觸方式與包括接收線圈的電能接收 端禪合W傳輸電能，所述電能發(fā)射端包括：
[0039] 逆變電路，用于接收電能，生成電壓強(qiáng)度參量響應(yīng)于逆變控制信號(hào)的第一交流 電；
[0040] 阻抗變換網(wǎng)絡(luò)，用于接收所述第一交流電生成第二交流電，所述第二交流電的電 流強(qiáng)度參量與所述第一交流電的電壓強(qiáng)度參量對應(yīng)；
[0041] 發(fā)射側(cè)諧振電路，包括發(fā)射線圈，用于接收所述第二交流電，所述發(fā)射線圈能W非 接觸方式與所述接收線圈禪合；
[0042] 電能發(fā)射側(cè)控制電路，用于生成所述逆變控制信號(hào)W保持所述第二交流電的電流 強(qiáng)度參量為第=交流電的電流強(qiáng)度參量的m倍，所述第=交流電為流過所述接收線圈的交 流電，m為所述接收線圈的線圈等效電阻和所述發(fā)射線圈的線圈等效電阻比值的二分之一 次方，所述電壓強(qiáng)度參量為電壓峰值或有效值，所述電流強(qiáng)度參量為電流峰值或有效值。
[0043] 優(yōu)選地，所述電能發(fā)射側(cè)控制電路W無線方式接收表征所述第=交流電的電流強(qiáng) 度參量的第二信號(hào)，檢測表征所述第二交流電的電流強(qiáng)度參量的第一信號(hào)，根據(jù)所述第一 信號(hào)和所述第二信號(hào)生成所述逆變控制信號(hào)。
[0044] 優(yōu)選地，所述電能發(fā)射側(cè)控制電路包括；
[0045] 第一無線通信電路，用于W無線方式接收所述第二信號(hào)；
[0046] 轉(zhuǎn)換電路，用于將所述第二信號(hào)轉(zhuǎn)換為第=信號(hào)，所述第=信號(hào)表征所述第二信 號(hào)與m的乘積；
[0047] 第一電流強(qiáng)度參量檢測電路，用于檢測獲取表征所述第二交流電的電流強(qiáng)度參量 的第一信號(hào)；
[0048] 控制信號(hào)生成電路，生成所述逆變控制信號(hào)W最小化所述第S信號(hào)與所述第一信 號(hào)的差值。
[0049] 優(yōu)選地，所述控制信號(hào)生成電路包括：
[0化0] 補(bǔ)償電路，用于生成響應(yīng)于所述第S信號(hào)和所述第一信號(hào)差值的補(bǔ)償信號(hào)；
[0化1] 比較器，比較所述補(bǔ)償信號(hào)與S角波信號(hào)生成脈寬調(diào)制信號(hào)；
[0化2] 移相控制電路，根據(jù)所述脈寬調(diào)制信號(hào)生成所述逆變控制信號(hào)，所述逆變控制信 號(hào)具有響應(yīng)于所述脈寬調(diào)制信號(hào)的相差。
[005引優(yōu)選地，所述電能發(fā)射側(cè)控制電路包括：
[0化4] 第一無線通信電路，用于W無線方式接收所述第二信號(hào)；
[0055] 第一電流強(qiáng)度參量檢測電路，用于檢測獲取表征所述第二交流電的電流強(qiáng)度參量 的第一信號(hào)；
[0化6] 轉(zhuǎn)換電路，用于將所述第一信號(hào)轉(zhuǎn)換為第=信號(hào)，所述第=信號(hào)表征所述第一信 號(hào)與1/m的乘積；
[0化7] 控制信號(hào)生成電路，生成所述逆變控制信號(hào)W最小化所述第二信號(hào)與所述第S信 號(hào)的差值。
[0化引優(yōu)選地，所述控制信號(hào)生成電路包括：
[0化9] 補(bǔ)償電路，用于生成響應(yīng)于所述第二信號(hào)和所述第S信號(hào)差值的補(bǔ)償信號(hào)；
[0060] 比較器，比較所述補(bǔ)償信號(hào)與S角波信號(hào)生成脈寬調(diào)制信號(hào)；
[0061] 移相控制電路，根據(jù)所述脈寬調(diào)制信號(hào)生成所述逆變控制信號(hào)，所述逆變控制信 號(hào)具有響應(yīng)于所述脈寬調(diào)制信號(hào)的相差。
[0062] 第=方面，提供一種控制方法，用于控制諧振型非接觸供電裝置，所述諧振型非接 觸供電裝置包括逆變器、阻抗變換網(wǎng)絡(luò)和W非接觸方式相互禪合的發(fā)射線圈和接收線圈， 所述阻抗變換網(wǎng)絡(luò)用于輸入第一交流電生成第二交流電，所述第二交流電的電流強(qiáng)度參量 與所述第一交流電的電壓強(qiáng)度參量對應(yīng)，所述控制方法包括：
[0063] 控制所述逆變電路輸出的第一交流電的電壓強(qiáng)度參量，使得所述第二交流電的電 流強(qiáng)度參量為第=交流電的電流強(qiáng)度參量的m倍，所述第=交流電為流過所述接收線圈的 交流電，m為所述接收線圈的線圈等效電阻和所述發(fā)射線圈的線圈等效電阻比值的二分之 一次方，所述電壓強(qiáng)度參量為電壓峰值或有效值，所述電流強(qiáng)度參量為電流峰值或有效值。
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