[发明专利]非接触式感应输电设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种设备，特别是涉及一种非接触式感应输电设备。

背景技术

无线电力传输系统（wireless power transfer system），取代了部分传统接触导电式输电系统，因其可非接触式的传输电力，可用于不方便接线的场合。

于美国专利US20070109708中，提出一种现有的无线电力传输系统，无线电力传输系统包含一供应端及一接收端，两者分别包括一用于传输电力的线圈。一般而言，在无线电力传输系统的接收端，会包括一传统的电感电容共振电路，其电容及电感值可调整，借此而可控制该输出电压的位准及其自身谐振电路的共振频率。

该谐振电路使用电容及电感串联共振时，电容及电感串联合成阻抗为零，该谐振电路具有理想电压源的特性，但是其电压增益皆不大于1。该谐振电路使用电容及电感并联共振时，可提供大于1的电压增益，但是电容及电感并联合成阻抗为无限大，成为一开路，该谐振电路形成理想电流源。

实用上的需求为一理想电压源且具可变电压增益的特性，因为当供应端及接收端相距较远，两者间的耦合较弱而使得接收端的感应电压下降时，将造成使用上的不便，且无法满足某些负载的要求。

此外，由供应端所观察，该接收端常具有一输入阻抗。该从供应端所观察的输入阻抗会受到不同的因素影响(如耦合条件、接收端的负载条件、接收端的调变条件等)而改变，且该输入阻抗的变化将会改变供应端的线圈电流，而供应端的线圈是通过电流流经而产生电磁场，因此电流的改变会造成接收端供电不稳定。

发明内容

本发明的第一目的，在提供一种可以稳定供电的非接触式感应输电设备。

本发明感应输电设备，适用于供电至一负载，且包含一电力供应系统及一电力接收系统。

该电力供应系统包括一个一次侧线圈，该一次侧线圈根据一具有一操作频率的交流电流产生一电磁场。

该电力接收系统，包括一谐振电路。

该谐振电路，感应该电磁场并输出一输出电压至该负载，且具有一个二次侧线圈及一电抗值。

该二次侧线圈感应该电磁场产生一开回路电压，且具有一线圈电感值。

该电抗值具有一跨于该二次侧线圈两端的第一电容值、一跨于该二次侧线圈两端的第二电容值及一跨于二次侧线圈及负载间的第一电感值。该第一电容值和该线圈电感值于该操作频率下产生共振，该第二电容值及该第一电感值于该操作频率下产生共振。

本发明的第二目的，即在提供另一种可以稳定供电的非接触式感应输电设备。

于是，本发明另一非接触式感应输电设备，适用于供电至一负载，且包含一电力供应系统及一电力接收系统。

该电力供应系统，包括一个一次侧线圈、一整流电路(例如一交流对直流转换器)、一变频电路(例如一直流对交流转换器)、一调整电路及一第二控制电路。

该整流电路接收一交流电并转换为一直流电。

该变频电路电连接该直流电并转换为一具有可变的操作频率的交流电流。

该一次侧线圈根据该交流电流产生一电磁场。

该调整电路电连接该变频电路及该一次侧线圈之间，且具有一第一可调电抗。

该第一可调电抗串联于该一次侧线圈，由一次侧线圈观察，该电力接收系统具有一输入阻抗，该第一可调电抗受控调整其等效电抗值，以抵消该输入阻抗的电抗值。

该第二控制电路电连接该第一可调电抗以调整其等效电抗值。

该电力接收系统，包括一个二次侧线圈。

该二次侧线圈感应该电磁场产生一开回路电压，用以供电至该负载。

本发明的有益效果在于：该谐振电路共振于该操作频率，使得该谐振电路的输出为一理想电压源，且产生电压增益。此外，该第一可调电抗抵消该输入阻抗的电抗值，使得该电力供应系统的线圈电流不至于受到该电力接收系统的影响。

另一方面，该电力供应系统可维持在一共振状态下运作。于该共振状态，该调整电路与该一次侧线圈的一共振频率可控制为与该操作频率相符。此外，该电力接收系统的该谐振电路可在通过其被动组件的调整以维持其理想电压源特性时，受控调整其电压增益，以满足负载需求。

附图说明

图1是本发明感应输电设备的较佳实施例的部分电路图，说明一电力接收系统的架构；

图2是一示意图，说明本较佳实施例的一谐振电路的等效电路；

图3是本较佳实施例的一固定电容及一第一可调电容的电路图；

图4是本较佳实施例的一固定电容及一第一可调电感的电路图；