CN109193962A - 带降压式变换器谐振式无线电能传输***的自动调压方法 - Google Patents

带降压式变换器谐振式无线电能传输***的自动调压方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109193962A
CN109193962A CN201811038081.9A CN201811038081A CN109193962A CN 109193962 A CN109193962 A CN 109193962A CN 201811038081 A CN201811038081 A CN 201811038081A CN 109193962 A CN109193962 A CN 109193962A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power
voltage
supply
rectifier bridge
automatic regulating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811038081.9A
Other languages
English (en)
Inventor
段发阶
林昊然
蒋佳佳
傅骁
李旭
叶德超
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin University
Original Assignee
Tianjin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin University filed Critical Tianjin University
Priority to CN201811038081.9A priority Critical patent/CN109193962A/zh
Publication of CN109193962A publication Critical patent/CN109193962A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Near-Field Transmission Systems (AREA)

Abstract

本发明涉及一种带降压式变换器谐振式无线电能传输***的自动调压方法，所适用的***包括原边和副边，原边包括功率电流源、逆变电路和串联接有静态谐振电容的发射线圈，副边包括串联接有静态谐振电容的接收线圈，AC‑DC整流桥的直流电压通过Buck变换器后得到可以驱动负载的恒压源，功率电源为数字可调式功率电源，在原边控制器添加控制器和无线输出接收模块，在副边添加有测量模块，AC‑DC整流桥输出电压通过高阻值电阻分压输入测量模块；控制方法如下：控制器根据整流桥输出电压使用PID控制算法，接入数字可调式功率电源控制原边的输入电压，控制算法中的预设值，定为比Buck变换器最低输入电压较高的值。

Description

带降压式变换器谐振式无线电能传输***的自动调压方法
技术领域
本发明属于无线电能传输领域，尤其是涉及到一种对使用Buck变换器谐振式无线电能传输***。
背景技术
谐振式无线电能传输是一种将电能通过非物理连接方式隔空传输到所需设备完成供电的技术，其凭借着传输距离相对较远、非辐射技术和穿透性良好等优点，在无线充电、医疗电子和旋转部件供电等方面得到了广泛研究和逐步应用。由于大多数负载需要在恒压源下工作，以及为了减少功率损耗增大***效率，在副边接入负载之前要求使用Buck变换器进行开关稳压。一方面，要使得变换器正常工作，则要求输出电压和输出有一定的压差，否则会使输出低于预设值或者触发欠压保护。另一方面，由于***总功率随着电源电压的增大而增大，过大的电源电压会导致***效率极为低下。在实际工作过程中，由于环境问题，如外界震动等造成耦合系数发生变化，亦或是负载改变，都会对整流桥输出电压造成影响，使得***无法正常工作或者效率低下。因此，有必要根据***工作情况，调整电源电压以适应环境以及负载的变化。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是克服现有技术的不足，在经典的无线电能传输***中加入无线数据传输的反馈***，对Buck变换器两端电压进行测量反馈，调整电源电压，对所需负载提供稳定的恒压源，使***正常且高效率工作。且***仅包含基本元件的无线电能传输***，便于小型化。本发明的技术方案如下：
一种带降压式变换器谐振式无线电能传输***的自动调压方法的自动调压方法，所适用的无线电能传输***，包括原边和副边，原边包括功率电流源、逆变电路和串联接有静态谐振电容的发射线圈L1，副边包括串联接有静态谐振电容的接收线圈L2，接收线圈L2接入AC-DC整流桥，AC-DC整流桥的直流电压通过Buck变换器后得到可以驱动负载的恒压源，其特征在于，
所述的功率电源为数字可调式功率电源，在原边控制器添加控制器和无线输出接收模块，在副边添加有测量模块，AC-DC整流桥输出电压通过高阻值电阻分压输入测量模块，测量模块通过调制电路和发射天线将测量模块将有关变换器输入电压的测量信号发送到原边的无线输出接收模块，无线输出接收模块通过接收天线和解调电路得到解调信号；控制器根据所接收到的解调信号控制数字可调式功率电源，控制方法如下：控制器根据整流桥输出电压使用PID控制算法，接入数字可调式功率电源控制原边的输入电压，控制算法中的预设值，定为比Buck变换器最低输入电压较高的值。
优选地，无线数据传输模块，采取FM模拟调制。
数字可调式功率电源为数字信号控制的DC-DC变换器，开关频率大于谐振式无线电能传输***的谐振频率。数字可调式功率电源还可以选择线性稳压芯片，其反馈电阻选择数字电位器，达到数字控制电源输出电压的目的。
本发明的使用Buck变换器的自动调压谐振式无线电能传输***，通过反馈Buck变换器两端电压调整电源电压，***能在外界环境或者负载改变的情况下及时调整，避免出现工作异常或是低效率运行。本发明针对无线电能传输特点，与现有技术相比具有以下优点：
(1)为克服静态电源电压抗干扰能力差和效率低下的缺点，提供一种使用Buck变换器的自动调压谐振式无线电能传输***，它采用无线数据传输反馈副边Buck变换器输入电压；
(2)***仅包含谐振式无线电能传输***的基本元器件，便于小型化，尤其适合用于高转速的旋转部件供电；
(3)电路简单，整体成本低廉。
附图说明
图1是一般的无线电能传输***的原理框图。
图2是本发明所述***的原理框图。
图3是本发明的电路结构示意图。
其中：1为***原边，2为***副边，3为逆变电路，4为数据接收处理模块，5为测量模块，6为调制电路和发射天线，7为接收天线和解调电路。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的进行详细的描述。
经典的串-串谐振无线电能传输模型，参见图1和图3的部分电路，其原边1和副边2有发射线圈L1和接收线圈L2，均串联接有静态谐振电容，其组成的谐振电路频率相等，同时调节逆变电路3使得输出信号的基波分量频率与之相等；副边接收线圈L2接入AC-DC整流桥和滤波电容CO得到直流电压，并接入Buck变换器得到可以驱动负载的恒压源；但这种方式在外界条件发生变化的时候，无法实时调整，保证***正常且高效率的工作。
因此引入一种无线数据传输***，如图2和图3所示，并将原边1中的功率电源改为数字可调式功率电源。副边有测量模块5，使用Buck变换器的输出作为供压源；整流桥输出电压通过高阻值电阻分压输入测量模块；测量模块通过调制电路和发射天线6将测量模块得到的数据发送到无线输出接收模块4，通过接收天线和解调电路7得到解调信号；解调后的信号接入控制器，控制器根据整流桥输出电压使用PID控制算法，接入数字可调式功率电源控制原边的输入电压；其中，对于控制算法中的预设值，应该定为Buck变换器最低输入电压略高的值，具体数据应该根据效率和可靠性平衡。其中，线圈耦合系数和重载时负载变化会对整流桥的输出电压会产生较大影响，因此，在环境稳定、***满载相对较轻时预设值可以设置较低以保证效率，在线圈相对位置变化大、***满载时相对较重时预设值应该留出较大裕度保证***可靠性。特别的，所述无线数据传输模块，包括调制电路和发射天线6以及接收天线和解调电路7，采取FM模拟调制，以减小时延，避免控制算法出现超调；原边1选用的数字可调式功率电源可以选择数字信号控制的DC-DC变换器，但要求开关频率远大于谐振频率；也可以选择线性稳压芯片，其反馈电阻选择数字电位器，达到数字控制电源输出电压的目的。

Claims (4)

1.一种带降压式变换器谐振式无线电能传输***的自动调压方法的自动调压方法，所适用的无线电能传输***，包括原边和副边，原边包括功率电流源、逆变电路和串联接有静态谐振电容的发射线圈L1，副边包括串联接有静态谐振电容的接收线圈L2，接收线圈L2接入AC-DC整流桥，AC-DC整流桥的直流电压通过Buck变换器后得到可以驱动负载的恒压源，其特征在于，
所述的功率电源为数字可调式功率电源，在原边控制器添加控制器和无线输出接收模块，在副边添加有测量模块，AC-DC整流桥输出电压通过高阻值电阻分压输入测量模块，测量模块通过调制电路和发射天线将测量模块将有关变换器输入电压的测量信号发送到原边的无线输出接收模块，无线输出接收模块通过接收天线和解调电路得到解调信号；控制器根据所接收到的解调信号控制数字可调式功率电源，控制方法如下：控制器根据整流桥输出电压使用PID控制算法，接入数字可调式功率电源控制原边的输入电压，控制算法中的预设值，定为比Buck变换器最低输入电压较高的值。
2.根据权利要求1所述的自动调压方法，其特征在于，无线数据传输模块，采取FM模拟调制。
3.根据权利要求1所述的自动调压方法，其特征在于，数字可调式功率电源为数字信号控制的DC-DC变换器，开关频率大于谐振式无线电能传输***的谐振频率。
4.根据权利要求1所述的自动调压方法，其特征在于，数字可调式功率电源选择线性稳压芯片，其反馈电阻选择数字电位器，达到数字控制电源输出电压的目的。
CN201811038081.9A 2018-09-06 2018-09-06 带降压式变换器谐振式无线电能传输***的自动调压方法 Pending CN109193962A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811038081.9A CN109193962A (zh) 2018-09-06 2018-09-06 带降压式变换器谐振式无线电能传输***的自动调压方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811038081.9A CN109193962A (zh) 2018-09-06 2018-09-06 带降压式变换器谐振式无线电能传输***的自动调压方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109193962A true CN109193962A (zh) 2019-01-11

Family

ID=64915121

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811038081.9A Pending CN109193962A (zh) 2018-09-06 2018-09-06 带降压式变换器谐振式无线电能传输***的自动调压方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109193962A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110176811A (zh) * 2019-05-31 2019-08-27 天津大学 数字控制的自谐振、超静音无线供电***
CN110233524A (zh) * 2019-06-24 2019-09-13 天津大学 模拟控制的自谐振、超静音无线供电***
CN111323948A (zh) * 2020-04-07 2020-06-23 深圳市爱图仕影像器材有限公司 一种液晶光阀的驱动电路、液晶光阀以及led灯

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107222039A (zh) * 2016-03-22 2017-09-29 Tdk株式会社 无线电力传输***
US20170317529A1 (en) * 2012-05-21 2017-11-02 University Of Washington Distributed control adaptive wireless power transfer system
CN108282035A (zh) * 2018-02-07 2018-07-13 山东大学 适用于抗***参数宽范围波动的无线电能传输装置及方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170317529A1 (en) * 2012-05-21 2017-11-02 University Of Washington Distributed control adaptive wireless power transfer system
CN107222039A (zh) * 2016-03-22 2017-09-29 Tdk株式会社 无线电力传输***
CN108282035A (zh) * 2018-02-07 2018-07-13 山东大学 适用于抗***参数宽范围波动的无线电能传输装置及方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110176811A (zh) * 2019-05-31 2019-08-27 天津大学 数字控制的自谐振、超静音无线供电***
CN110176811B (zh) * 2019-05-31 2023-04-28 天津大学 数字控制的自谐振、超静音无线供电***
CN110233524A (zh) * 2019-06-24 2019-09-13 天津大学 模拟控制的自谐振、超静音无线供电***
CN110233524B (zh) * 2019-06-24 2023-09-26 天津大学 模拟控制的自谐振、超静音无线供电***
CN111323948A (zh) * 2020-04-07 2020-06-23 深圳市爱图仕影像器材有限公司 一种液晶光阀的驱动电路、液晶光阀以及led灯
CN111323948B (zh) * 2020-04-07 2021-11-05 深圳市爱图仕影像器材有限公司 一种液晶光阀的驱动电路、液晶光阀以及led灯

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5930328B2 (ja) ワイヤレス電力送信のためのシステム
CN110277820B (zh) 一种基于lcc补偿网络的参数自调节无线充电***
US20130049482A1 (en) System and method for regulating inductive power transmission
JP6160880B2 (ja) 無線電力伝送装置
CN202034798U (zh) 可携式无线充电装置
CN109193962A (zh) 带降压式变换器谐振式无线电能传输***的自动调压方法
TW201813245A (zh) 無線電能傳輸系統
US11095160B2 (en) Non-contact power supply device
CN103812195A (zh) 一种无线充放电电路、终端设备及无线充放电方法
KR102471450B1 (ko) 충전 방법 및 충전 장치
CN110121827B (zh) 非接触供电装置
US10298064B2 (en) Power receiving unit, power feeding control method, and feed system
US10644531B1 (en) Adaptable power rectifier for wireless charger system
US10784707B2 (en) Inductive power transfer system
US7839668B2 (en) Multiple output AC/DC power adapter
US20140239889A1 (en) Wireless charging system
CN107959358A (zh) 一种无线充电装置的控制方法及无线充电装置
KR20200135842A (ko) 충전 장치, 단말기 및 충전 제어 방법
US9923403B2 (en) Low-heat wireless power receiving device and method
US6646450B2 (en) Method and apparatus for near losslessly measuring inductor current
CN209448509U (zh) 使用Buck变换器的自动调压谐振式无线电能传输装置
CN114844234A (zh) 一种充电控制方法、电子设备、无线充电***
KR20190072818A (ko) 배터리 충전 장치 및 그 제어 방법
US11245291B2 (en) Non-contact power supply device capable of performing constant voltage output operation
KR101984140B1 (ko) 전하 펌프 기반의 무선전력 수신기

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190111

RJ01 Rejection of invention patent application after publication