[发明专利]基于频率可调的无线输电装置的电源控制系统

说明书

技术领域

 本发明涉及无线输电高频电源领域，尤其涉及一种频率可调的无线输电装置的电源控制系统，适用于频率调节变化范围不大的场合以及对频率稳定性要求较高的场合。

背景技术

近年来科技的不断发展，越来越多的电子设备为我们的生活带来便捷的同时，也受到众多电源线和数据线的困扰，这就迫使我们寻找一种新的能量传输方式来避免众多复杂的电源线等。因此无线电能传输作为一种新的能量传输方式正逐渐受到人们的重视，它有十分重要的应用价值及开发前景，对能量的供应方式和人们的生活产生难以估量的影响。目前，具有较好应用前景的无线输电技术是基于磁耦合谐振技术实现的无线充电系统，而该系统一般工作在几MHz到几十MHz之间，现有的功率电源一般多在几百到几十千赫兹之间。而MHz输出的功率电源比较昂贵，且设计复杂，多采用电子器件多级放大的方式实现。而采用高频振荡原理设计高频电源，电源的频率不易自动调节。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述背景技术的不足之处，提供一种基于频率可调的无线输电装置的电源控制系统的设计方法及其解决方案，有效地实现大功率输出电源的频率调节。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于频率可调的无线输电装置的电源控制系统，包括变压整流变换电路、谐波抑制单元、高频振荡单元和电源控制单元；其中变压整流变换电路将输入电源的电压进行升降压处理，并将处理后的电压转变为直流电输入至谐波抑制单元；谐波抑制单元将转变后的直流电进行谐波处理后提供给高频振荡单元，作为高频振荡单元的输入电源；高频振荡单元采用LC振荡电路将直流电经过振荡变为交流电输出至接收端，其中LC振荡电路中的电容C采用可调真空电容，所述可调真空电容的调节杆与同轴电机连接；电源控制单元用于控制调节高频振荡单元中的输入电压、以及通过控制同轴电机的旋转来调节LC振荡电路中的电容值。

进一步的，本发明的基于频率可调的无线输电装置的电源控制系统，所述变压整流变换电路由IGBT组成的三相调压电路、整流硅堆组成的全桥整流电路组成，或者由IGBT组成的单相调压电路、整流硅堆组成的全桥整流电路组成。 

进一步的，本发明的基于频率可调的无线输电装置的电源控制系统，所述谐波抑制单元由RC阻容吸收器、LCR滤波网络组成。

进一步的，本发明的基于频率可调的无线输电装置的电源控制系统，所述LC振荡电路中的电感Ｌ采用空心的螺旋电感。

进一步的，本发明的基于频率可调的无线输电装置的电源控制系统，所述电源控制单元包括电流电压采集器、鉴相器、处理器；其中电流电压采集器用于采集高频振荡单元振荡回路中的电流、电压值信号；然后将电流、电压值信号输入至鉴相器进行分析处理得到电流电压信号的相位、幅值、频率；最后将电流电压信号的相位、幅值、频率送入处理器中分别生成用于控制变压整流变换电路中IGBT开断的控制信号、用于控制同轴电机旋转的控制信号，从而控制高频振荡单元中的输入电压以及LC振荡电路中的电容值。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

（1）通过单一功率管即实现高频振荡功率的输出，结构简单，克服了多级功率放大方案的复杂性；

（2）通过主控制器直接控制振荡回路中的电容值进而改变输出的频率，控制简单，同时对电源频率的调节可转成为对伺服电机的控制，可实现系统的自动调节，为电源能自动适应负载频率的匹配提供可行的方法；

（3）可以采用响应速度更快的电机或伺服系统来提高系统的响应速度。

附图说明

图1 为本发明基于频率可调的无线输电装置的电源控制系统总体框图；

图2 为电源控制系统内部控制框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

参照图1所示的基于频率可调的无线输电装置的电源控制系统，由变压整流变换电路1、谐波抑制单元2、高频振荡单元3和电源控制单元4组成，工作过程如下：