[发明专利]一种具有PFC的谐振式无线电能传输发射装置

说明书

技术领域

本发明涉及无线电能传输技术的应用领域，特别涉及一种具有PFC的谐振式无线电能传输发射装置。

背景技术

20世纪60年代磁感应式电能传输在医疗设备得到了尝试，20世纪70年代的时候出现旋转变压器的概念，20世纪80年代感应式电能传输在电动汽车的无线充电方面得到了很好的理论探索和实践，20世纪90年代，新西兰奥克兰大学的学者丰富和完善了ICPT（inductive coupled power transfer，ICPT）技术的概念，即感应耦合电能传输。2005年，香港城市大学的研究团队研制成功通用型非接触充电平台，对无线电能传输的发展具有重要意义。2006年，麻省理工学院（MIT）的研究人员利用物理的共振技术成功的在2m距离左右以40%的效率点亮了一个60W的灯泡，该实验成为了无线电能传输技术的又一个新突破，并且掀起了全世界无线电能传输研究的热潮。

作为无线电能传输的发射装置，特别是作为高频的谐振式无线电能传输的发射装置，国内外已经有了比较深入的研究。作为传统的功率放大电路，如A类、B类、C类功率放大电路，其技术已经相当成熟，但这些功率放大电路普遍存在效率不高的问题。开关型的D类、E类、DE类功率放大电路克服了传统型功率放大电路的缺点，使开关管工作在开关状态，提高了功率放大电路的转换效率。

但是目前作为无线电能传输装置的功率放大电路并没有考虑到电源输入的功率因数问题，容易对电网造成污染，并且发射装置输入与直流电源没有隔离，功率放大电路的直流输入电压必须由另外的直流电源提供，因此增加了无线电能传输发射装置的体积，并且成本也比较高。

发明内容

本发明为了克服上述现有技术存在的缺点与不足，提供一种具有PFC的谐振式无线电能传输发射装置。

本发明将有源功率因数校正环节和带隔离的DC-AC变换器环节集成，从而构成新的AC-DC-AC变换器，具有功率因数校正的同时实现了作为谐振式无线电能传输发射装置。

本发明采用如下技术方案：

一种具有PFC的谐振式无线电能传输发射装置，包括一个单相PFC环节、一个DC-AC变换器环节和输出谐振网络，所述DC-AC变换器环节并联在单相PFC环节和输出谐振网络之间。

所述单相PFC环节由整流桥、输入电感L₁、第一MOS管S₁、二极管D₅和输出滤波电容C_o构成；

所述DC-AC变换器环节由高频变压器T和第二MOS管S₂构成；

所述输出谐振网络由谐振电感L₂、谐振电容C₂和等效负载R构成。

所述输入电感L₁的一端与整流桥的共阴极连接，输入电感L₁的另一端分别与第一MOS管S₁的漏极和二极管D₅的阳极连接，所述二极管D₅的阴极分别与输出滤波电容C_o的一端、高频变压器T原边的一端连接，所述高频变压器T原边的另一端与第二MOS管S₂的漏极连接，所述输出滤波电容C_o的另一端分别与第二MOS管S₂的源级、第一MOS管S₁的源级、整流桥的共阳极连接；所述高频变压器T的副边依次与谐振电感L₂、谐振电容C₂及等效负载R连接构成回路。

所述二极管D₅是整流二极管。

所述输出谐振网络由谐振线圈构成，谐振线圈等效为谐振电感L₂、谐振电容C₂和线圈内阻。

所述谐振线圈为空间螺旋结构或平面螺旋结构。

所述谐振电容C₂是谐振线圈的杂散电容或外加的补偿电容，所述谐振电感是谐振线圈的等效电感。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明单相PFC环节和DC-AC变换器环节共同构成了AC-DC-AC变换器。单相PFC环节具有功率因数校正的功能，减小了对电网造成的污染；

DC-AC变换器采用高频变压器实现原边与副边的隔离，能够在很宽的范围内的对输出电压进行调节，并且转换效率高；

本发明的电路结构简单，功率器件少，控制电路简单，效率高。

附图说明