一種用于無線電能傳輸系統的高頻發射源的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于無線電能傳輸系統的高頻發射源，包括直流電源、全橋逆變器、控制模塊和濾波電路，所述控制器控制模塊控制全橋逆變器開關管的通斷，直流電源經全橋逆變器后轉換為高頻電流，高頻電流經濾波器進入到發射端，使發射端在電源激勵下產生高頻磁場。本發明可以解決磁耦合諧振及感應式耦合無線電能傳輸系統的發射源問題，對于系統的功率、效率的準確測量及系統優化提供了堅實的保障，為整個系統后續的改進提供了一些思路。
【專利說明】
一種用于無線電能傳輸系統的高頻發射源
技術領域
[0001]本發明屬于無線電能傳輸系統領域，具體涉及一種用于無線電能傳輸系統的高頻發射源。
【背景技術】
[0002]由于傳統的有線輸電方式有線路老化、火花等的弊端，還有在深海、煤礦、化工等特殊領域，火花、輸電線路的鋪設及維修困難等一系列問題，而無線電能傳輸技術有望解決這些問題，因此無線電能傳輸技術應運而生。無線電能傳輸主要有三大類，電磁輻射式、電場親合式和磁場親合式。其中磁場親合式中的磁親合諧振式由于它在較遠距離也能具有較高效率較大功率，因此越來越受到人們的關注，在這項技術中高頻發射源的實現是非常重要的一個部分。由于發射源要求頻率較高，功率較大，操作方便，它的實現一直是無線電能傳輸系統設計中的難題，一個好用的高頻發射源可以給無線電能傳輸系統設計及優化帶來很多好處。
【發明內容】
[0003]有鑒于此，本發明公開了一種用于無線電能傳輸系統的高頻發射源。
[0004]本發明的目的是通過以下技術方案來實現的:一種用于無線電能傳輸系統的高頻發射源，包括直流電源、全橋逆變器、控制模塊和濾波電路，所述控制器控制模塊控制全橋逆變器開關管的通斷，直流電源經全橋逆變器后轉換為高頻電流，高頻電流經濾波器進入到發射端，使發射端在電源激勵下產生高頻磁場。
[0005]進一步，所述濾波器包括電感L1、電感L2、電感L3、電容Cl和電容C2，所述電感LI的一端與全橋逆變器的其中一個橋臂連接，電感L1、電感L2和電感L3依次連接，電感器L3的一端與發射端連接，電容Cl的一端與全橋逆變器的另一個橋臂連接，電容Cl的另一端與電感L1、電感L2的公共端連接，所述電容C2的一端與全橋逆變器的另一個橋臂連接，電容C2的另一端與電感L2、電感L3的公共端連接。
[0006]進一步，所述控制模塊包括DSP控制器。
[0007]進一步，所述高頻發射源還包括DSP控制器連接的顯示器。
[0008]由于采用了以上技術方案，本發明具以下有益技術效果:
[0009]本發明可以解決磁耦合諧振及感應式耦合無線電能傳輸系統的發射源問題，對于系統的功率、效率的準確測量及系統優化提供了堅實的保障，為整個系統后續的改進提供了一些思路。
【附圖說明】
[0010]為了使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進一步的詳細描述，其中:
[0011 ]圖1是高頻發射源的原理圖；
[0012]圖2是磁耦合諧振無線電能傳輸系統的原理圖。
【具體實施方式】
[0013]以下將結合附圖，對本發明的優選實施例進行詳細的描述;應當理解，優選實施例僅為了說明本發明，而不是為了限制本發明的保護范圍。
[0014]—種用于無線電能傳輸系統的高頻發射源，包括直流電源、全橋逆變器、控制模塊和濾波電路，所述控制器控制模塊控制全橋逆變器開關管的通斷，直流電源經全橋逆變器后轉換為高頻電流，高頻電流經濾波器進入到發射端，使發射端在電源激勵下產生高頻磁場。
[0015]所述控制模塊包括DSP控制器;所述高頻發射源還包括DSP控制器連接的顯示器。
[0016]本發明的高頻發射源頻率10kHz-400kHz可調；頻率200kHz—300kHz連續可調，最小調節精度IkHz ; LCD顯示電路可以實時顯示當前頻率值;高頻源輸出功率可達500W;方便用于兩線圈和多線圈的無線電能傳輸系統的設計和優化。
[0017]本發明是一個磁耦合諧振無線電能傳輸系統或者感應式耦合無線電能傳輸系統中的高頻發射源。該電源能夠完成無線電能傳輸系統兩線圈，多線圈的一些實驗測試，分析及優化，可以提供10kHz-400kHz頻率范圍的測試，功率高達500W的系統測試，由于頻率可調，因此可以提高系統分析優化的效率。
[0018]本發明是磁耦合諧振及感應式耦合無線電能傳輸系統平臺的重要組成部分，可以解決磁耦合諧振及感應式耦合無線電能傳輸系統的發射源問題，對于系統的功率、效率的準確測量及系統優化提供了堅實的保障，為整個系統后續的改進提供了一些思路。
[0019]在本發明中，所述濾波器包括電感L1、電感L2、電感L3、電容Cl和電容C2，所述電感LI的一端與全橋逆變器的其中一個橋臂連接，電感L1、電感L2和電感L3依次連接，電感器L3的一端與發射端連接，電容Cl的一端與全橋逆變器的另一個橋臂連接，電容Cl的另一端與電感L1、電感L2的公共端連接，所述電容C2的一端與全橋逆變器的另一個橋臂連接，電容C2的另一端與電感L2、電感L3的公共端連接。
[0020]高頻發射源設計技術包括步驟:
[0021]1、根據實驗所需功率以及對全橋逆變電路拓撲的結構和原理進行詳細分析，估算出功率MOSFET的耐壓值耐流值。
[0022]2、根據系統所需的工作頻率選擇所需功率MOSFET的型號。
[0023]3、根據功率MOSFET的數據手冊的參數設計驅動電路，選擇合適的驅動芯片以及外圍器件，采用的是高電壓、大功率、高速驅動芯片IRS2186，有高、低兩路驅動輸出通道。
[0024]4、由于強電對弱電會有影響，要設計光耦隔離電路，選擇光耦隔離芯片。
[0025]5、由于不同的芯片有不同的供電電壓，所以要設計供電電源電路。
[0026]6、控制開關管的導通關斷，設計DSP控制算法使之產生高頻的交流方波。
[0027]7、根據方波的傅立葉展開，設計濾波器盡可能衰減高頻的3、5次諧波。
[0028]本發明的使用方法:
[0029]1、將直流電源接入到無線電能傳輸系統中的高頻發射源電路中。
[0030]2、將發射源接入到無線電能傳輸系統中，連接上高頻源上的電源適配器，打開開關，尚頻源開始工作。
[0031]3、工作之后發射線圈將產生高頻的交流電，高頻的交流電產生高頻的磁場，通過線圈之間的耦合，在接收線圈中感應出高頻的交流電。
[0032]4、通過調節DSP控制部分即高頻源上的可調旋鈕來改變發射源的輸出頻率，頻率范圍10kHz-400kHz可調，200kHz—300kHz連續可調，最小調節精度IkHz。
[0033]5、通過調節直流電源的輸出電壓的大小來改變高頻源輸出的功率，范圍可以0-5001
[0034]6、然后通過測量發射線圈以及接收線圈中的電壓、電流計算傳輸的功率效率，最終用于系統的優化。
[0035]以上所述僅為本發明的優選實施例，并不用于限制本發明，顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
【主權項】
1.一種用于無線電能傳輸系統的高頻發射源，其特征在于:包括直流電源、全橋逆變器、控制模塊和濾波電路，所述控制器控制模塊控制全橋逆變器開關管的通斷，直流電源經全橋逆變器后轉換為高頻電流，高頻電流經濾波器進入到發射端，使發射端在電源激勵下產生高頻磁場。2.根據權利要求1所述的用于無線電能傳輸系統的高頻發射源，其特征在于:所述濾波器包括電感L1、電感1^、電感1^3、電容(:1和電容02，所述電感1^1的一端與全橋逆變器的其中一個橋臂連接，電感L1、電感L2和電感L3依次連接，電感器L3的一端與發射端連接，電容Cl的一端與全橋逆變器的另一個橋臂連接，電容Cl的另一端與電感L1、電感L2的公共端連接，所述電容C2的一端與全橋逆變器的另一個橋臂連接，電容C2的另一端與電感L2、電感L3的公共端連接。3.根據權利要求2所述的用于無線電能傳輸系統的高頻發射源，其特征在于:所述控制模塊包括DSP控制器。4.根據權利要求3所述的用于無線電能傳輸系統的高頻發射源，其特征在于:所述高頻發射源還包括與DSP控制器連接的顯示器。
【文檔編號】H02M7/5387GK106059364SQ201610662115
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年8月11日 公開號201610662115.6, CN 106059364 A, CN 106059364A, CN 201610662115, CN-A-106059364, CN106059364 A, CN106059364A, CN201610662115, CN201610662115.6
【發明人】汪泉弟, 韓旭, 康健煒, 王贏聰, 張嬋, 李萬路
【申請人】重慶大學