[发明专利]可稳压调频的电磁耦合式电能传输装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种可稳压调频的电磁耦合式电能传输装置，适用于小功率无线电能传输技术领域，它可实现对接收线圈输出侧电压的幅值调节与稳定，且实现频率可调的电路拓扑实现方案。

背景技术

现有的无线电能传输与传统的通过插头或插座所构成的电连接供电形式相比，它具有非接触，无磨损、不存在接触火花等优点，且可靠性高。迄今，提出的许多无线电能传输装置主要是利用电磁耦合、射频、微波以及激光等方式来实现电能传输。特别是电磁耦合的应用甚广，但是基于电磁耦合原理实现非接触式的电能传输的方法大多只简单地实现了电能的发射和接收问题，并没有着力解决接收端输出电压幅值的调节稳定和频率可调的问题，容易使一些恒压性负载发生变化时出现过压而烧毁，或欠压而不能稳定工作。因而，实现无线电能传输系统中接收线圈输出侧电压的幅值调节与稳定和频率可调，对实际应用具有很重要的意义。

发明内容

本发明的目的是：提供一种能够调节输出电压幅值的大小并使其稳定，同时实现频率可调的可稳压调频的电磁耦合式电能传输装置，以解决现有接收线圈输出侧电压不能调节稳压和频率无法调节的问题，克服已有技术的不足。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：一种可稳压调频的电磁耦合式电能传输装置，包括电磁发射线圈M1和电磁接收线圈M2，其创新点在于：还包括PWM调压电路、调频谐振电路、调频调压驱动控制电路、接收补偿电路和输出电压检测电路；所述PWM调压电路、调频谐振电路和电磁发射线圈M1依次电连接；所述电磁接收线圈M2、接收补偿电路和输出电压检测电路依次电连接；所述PWM调压电路、调频谐振电路和输出电压检测电路还分别与调频调压驱动控制电路相应的连接端电连接；所述PWM调压电路具有直流电源连接端A、B，接收补偿电路具有负载连接端E、F。

在上述技术方案中，所述PWM调压电路包括滤波电感L1、功率开关管Q1、二极管D1和滤波电容C，所述功率开关管Q1的漏极同时与滤波电感L1的一端和二极管D1的阳极电连接，滤波电容C的一端与二极管D1的阴极电连接，且滤波电容C的另一端与功率开关管Q1的源极电连接；所述PWM调压电路的功率开关管Q1通过调频调压驱动控制电路调节其占空比；滤波电感L1的另一端以及功率开关管Q1的源极分别接PWM调压电路的直流电源连接端A、B，滤波电容C的两端是PWM调压电路的输出端。

在上述技术方案中，所述调频谐振电路包括扼流滤波电感L2、功率开关管Q2、以及由谐振电容Cr和谐振电感Lr串联构成的谐振回路，所述扼流滤波电感L2的一端以及功率开关管Q2的源极分别与PWM调压电路的输出端电连接，且扼流滤波电感L2的另一端同时与功率开关管Q2的漏极以及谐振回路的一端电连接，功率开关管Q2的源极还与电磁发射线圈M1的一端电连接；谐振回路的另一端与电磁发射线圈M1的另一端电连接；所述调频谐振电路的功率开关管Q2通过调频调压驱动控制电路调节其开关频率。

在上述技术方案中，所述接收补偿电路包括电容C₀和电阻R₀，所述电容C₀和电阻R₀并联后，与电磁接收线圈M2并联；所述电阻R₀的两端还分别为接收补偿电路的负载连接端E、F。

在上述技术方案中，所述调频调压驱动控制电路是数字驱动控制电路；所述调频调压驱动控制电路包括数字处理器微控制芯片U7、三态缓冲驱动芯片U8、第一光耦隔离集成芯片U9和第二光耦隔离集成芯片U10，所述输出电压检测电路通过数字处理器微控制芯片U7与三态缓冲驱动芯片U8相应的连接端电连接，三态缓冲驱动芯片U8还同时与第一光耦隔离集成芯片U9以及第二光耦隔离集成芯片U10电连接；所述第一光耦隔离集成芯片U9的输出端与PWM调压电路的输入端电连接，第二光耦隔离集成芯片U10的输出端与调频谐振电路的输入端电连接。

在上述技术方案中，所述调频调压驱动控制电路是模拟驱动控制电路；所述调频调压驱动控制电路包括PWM调压驱动控制电路和调频驱动控制电路，所述PWM调压驱动控制电路与PWM调压电路电连接，调频驱动控制电路与调频谐振电路电连接，所述PWM调压驱动控制电路还与输出电压检测电路电连接。

在上述技术方案中，所述PWM调压驱动控制电路包括PWM控制电路和第一光耦隔离驱动电路，所述输出电压检测电路的输出端与PWM控制电路的输入端电连接，PWM控制电路还通过第一光耦隔离驱动电路与PWM调压电路电连接。