CN204376748U - 谐振耦合式无线电能传输装置的高频功率源 - Google Patents
谐振耦合式无线电能传输装置的高频功率源 Download PDFInfo
- Publication number
- CN204376748U CN204376748U CN201520019677.XU CN201520019677U CN204376748U CN 204376748 U CN204376748 U CN 204376748U CN 201520019677 U CN201520019677 U CN 201520019677U CN 204376748 U CN204376748 U CN 204376748U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- high frequency
- power source
- frequency power
- transmitting coil
- mosfet pipe
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
Landscapes
- Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
Abstract
本实用新型提供谐振耦合式无线电能传输装置的高频功率源。该高频功率源由开关管、缓冲电容、发射线圈、调谐电容和储能滤波电感组成,可以输出高频正弦交流电,并实现开关管的软开关,提高了高频功率源的效率。由于本实用新型的高频功率源结构简单,使用的元器件较少,成本低,而且损耗接近于零,非常适合用作无线电能传输装置的发射线圈的交流激励源。
Description
技术领域
本实用新型属于无线输电应用领域,涉及一种高频功率源的电路。
背景技术
谐振耦合式无线电能传输技术要求发射线圈和接收线圈工作在高频状态,其频率达到1兆赫兹以上,因此为发射线圈提供交流电的功率源也要工作在高频状态,并且要能提供1兆赫兹以上的正弦交流电。现有的逆变电路如半桥逆变电路、全桥逆变电路,当它们工作在如此高的频率时,其开关管的开关损耗和滤波电路的损耗将变得非常高。而且这些电路使用的开关管和元器件较多,用作高频功率源时,电路较复杂、成本较高、损耗大。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足,简化电路结构,提供一种适用于谐振耦合式无线电能传输装置的高频功率源。本实用新型既可以实现开关管的软开关,开关损耗接近零,又可以为发射线圈提供高频正弦交流电。
本实用新型通过如下技术方案实现:
谐振耦合式无线电能传输装置的高频功率源,其包含MOSFET开关管、缓冲电容、发射线圈、第一调谐电容、储能滤波电感、接收线圈和第二调谐电容;MOSFET开关管的漏极与缓冲电容的一端连接,然后再与发射线圈的一端连接;MOSFET开关管的源极与缓冲电容的另一端连接,然后再与第一调谐电容的一端连接;第一调谐电容的另一端与发射线圈的另一端连接;MOSFET开关管的漏极与储能滤波电感的一端连接;储能滤波电感的另一端与直流电压源的正极连接;MOSFET开关管的源极与直流电压源的负极连接;接收线圈的一端与第二调谐电容的一端连接,接收线圈的另一端与负载的一端连接,第二调谐电容的另一端与负载的另一端连接;高频功率源输出的能量通过发射线圈和接收线圈的谐振耦合传递给负载。
上述的谐振耦合式无线电能传输装置的高频功率源中,MOSFET开关管导通时,发射线圈与第一调谐电容谐振;MOSFET开关管断开瞬间,缓冲电容缓冲MOSFET开关管的电压上升,使MOSFET开关管实现近似零电压关断;在MOSFET开关管关断期间,发射线圈、第一调谐电容与缓冲电容发生谐振,抽走缓冲电容的电荷,使缓冲电容在MOSFET开关管开通前下降到零,从而使MOSFET开关管实现零电压开通。
上述的谐振耦合式无线电能传输装置的高频功率源中,
为了使发射线圈能够高效率地传递能量给接收线圈,并使MOSFET开关管实现零电压开通,发射线圈和第一调谐电容谐振时的频率f1,发射线圈、第一调谐电容与缓冲电容谐振时的频率f2,接收线圈和第二调谐电容谐振时的频率f3,MOSFET开关管的开关频率f S要满足以下关系:f1<f3=fS<f2。
与现有技术相比,本实用新型具有如下优点和技术效果:
本实用新型电路结构简单,成本低。该高频功率源由直流电压源供电,通过开关管的导通和关断将直流电压斩波成高频脉冲波,并在开关管的导通期间通过LC谐振,和在开关管的关断期间通过LCC谐振将高频脉冲波滤波成高频正弦交流电,该正弦交流电通过发射线圈和接收线圈的谐振耦合传递给负载,实现能量的无线传输。在开关管关断瞬间通过电容的缓冲作用实现近似零电压关断,并在开关管关断期间通过LCC谐振抽走开关管并联电容的电荷,使开关管在开通前被箝位在零电位,从而实现零电压开通,因此开关管可以实现软开关,使开关损耗降至零,非常适合用作无线电能传输装置的发射线圈的交流激励源。
附图说明
图1为谐振耦合式无线电能传输装置的高频功率源电路图。
图2为本实用新型实施方式中的主要电流、电压波形图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施作进一步描述,但本实用新型的实施和保护不限于此。
如图1所示电路是谐振耦合式无线电能传输装置的高频功率源电路图,该电路包含MOSFET开关管S1、缓冲电容C1、发射线圈Ls、第一调谐电容C2、储能滤波电感L1、接收线圈LD和第二调谐电容C3。其特征在于MOSFET开关管S1的漏极与缓冲电容C1的一端连接,然后再与发射线圈Ls的一端连接。MOSFET开关管S1的源极与缓冲电容C1的另一端连接,然后再与第一调谐电容C2的一端连接。第一调谐电容C2的另一端与发射线圈Ls的另一端连接。MOSFET开关管S1的漏极与储能滤波电感L1的一端连接。储能滤波电感L1的另一端与直流电压源Vs的正极连接。MOSFET开关管S1的源极与直流电压源Vs的负极连接。接收线圈LD的一端与第二调谐电容C3的一端连接,接收线圈LD的另一端与负载RL的一端连接,第二调谐电容C3的另一端与负载RL的另一端连接。高频功率源输出的能量通过发射线圈Ls和接收线圈LD的谐振耦合传递给负载RL。
如图2所示本实用新型电路工作时的主要电流、电压波形图,其中up是MOSFET开关管S1的驱动电压,uC1是缓冲电容C1的电压,iS是发射线圈Ls的电流,iD是第一调谐电容C2的电压。当MOSFET开关管S1导通时,发射线圈Ls与第一调谐电容C2谐振;MOSFET开关管S1断开瞬间,缓冲电容C1缓冲MOSFET开关管S1的电压上升,使MOSFET开关管S1实现近似零电压关断;在MOSFET开关管S1关断期间,发射线圈Ls、第一调谐电容C2与缓冲电容C1发生谐振,抽走缓冲电容C1的电荷,使缓冲电容C1在MOSFET开关管S1开通前下降到零,从而使MOSFET开关管S1实现零电压开通。为了使发射线圈能够高效率地传递能量给接收线圈,并使MOSFET开关管S1实现零电压开通,发射线圈Ls和第一调谐电容C2谐振时的频率f1,发射线圈Ls、第一调谐电容C2与缓冲电容C1谐振时的频率f2,接收线圈LD和第二调谐电容C3谐振时的频率f3,MOSFET开关管S1的开关频率f S要满足以下关系:f1<f3=fS<f2,而且f3越接近f1能量无线传输的效率越高。
为保证缓冲电容C1在MOSFET开关管S1开通前下降到零,缓冲电容C1的电容值由下式计算:
其中R是发射线圈Ls和第一调谐电容C2的等效串联电阻与接收线圈的电阻RD耦合至发射线圈的等效电阻RDS之和,而RD是接收线圈LD和第二调谐电容C3的等效串联电阻与负载RL之和。
由于本实用新型仅使用一个开关管、一个缓冲电容和一个储能滤波电感,并结合发射线圈与发射线圈的调谐电容就可以构造高频功率源,电路的结构简单,使用的元器件较少,成本低,而且损耗接近于零,非常适合用作无线电能传输装置的发射线圈的交流激励源。
Claims (1)
1.谐振耦合式无线电能传输装置的高频功率源,其特征在于包含MOSFET开关管(S1)、缓冲电容(C1)、发射线圈(Ls)、第一调谐电容(C2)、储能滤波电感(L1)、接收线圈(LD)和第二调谐电容(C3); MOSFET开关管(S1)的漏极与缓冲电容(C1)的一端连接,然后再与发射线圈(Ls)的一端连接;MOSFET开关管(S1)的源极与缓冲电容(C1)的另一端连接,然后再与第一调谐电容(C2)的一端连接;第一调谐电容(C2)的另一端与发射线圈(Ls)的另一端连接;MOSFET开关管(S1)的漏极与储能滤波电感(L1)的一端连接;储能滤波电感(L1)的另一端与直流电压源(Vs)的正极连接;MOSFET开关管(S1)的源极与直流电压源(Vs)的负极连接;接收线圈(LD)的一端与第二调谐电容(C3)的一端连接,接收线圈(LD)的另一端与负载(RL)的一端连接,第二调谐电容(C3)的另一端与负载(RL)的另一端连接;高频功率源输出的能量通过发射线圈(Ls)和接收线圈(LD)的谐振耦合传递给负载(RL)。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201520019677.XU CN204376748U (zh) | 2015-01-13 | 2015-01-13 | 谐振耦合式无线电能传输装置的高频功率源 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201520019677.XU CN204376748U (zh) | 2015-01-13 | 2015-01-13 | 谐振耦合式无线电能传输装置的高频功率源 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN204376748U true CN204376748U (zh) | 2015-06-03 |
Family
ID=53332925
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201520019677.XU Expired - Fee Related CN204376748U (zh) | 2015-01-13 | 2015-01-13 | 谐振耦合式无线电能传输装置的高频功率源 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN204376748U (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104539185A (zh) * | 2015-01-13 | 2015-04-22 | 华南理工大学 | 谐振耦合式无线电能传输装置的高频功率源 |
CN108123553A (zh) * | 2018-01-15 | 2018-06-05 | 华南理工大学 | 一种高频大功率无线输电*** |
-
2015
- 2015-01-13 CN CN201520019677.XU patent/CN204376748U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104539185A (zh) * | 2015-01-13 | 2015-04-22 | 华南理工大学 | 谐振耦合式无线电能传输装置的高频功率源 |
CN108123553A (zh) * | 2018-01-15 | 2018-06-05 | 华南理工大学 | 一种高频大功率无线输电*** |
CN108123553B (zh) * | 2018-01-15 | 2023-08-22 | 华南理工大学 | 一种高频大功率无线输电*** |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107017780A (zh) | 一种带上拉有源钳位支路的隔离型dc‑dc升压变换器及其控制方法 | |
CN204244077U (zh) | 一种双向隔离直流-直流变换器 | |
CN104506039A (zh) | 一种双向隔离直流-直流变换器 | |
CN103618444B (zh) | 三绕组耦合电感zvs/zcs双管升压变换器 | |
CN108656994A (zh) | 一种可变电容的电动汽车ipt*** | |
CN204578376U (zh) | 具有限流功能的llc谐振变换器 | |
CN107147296A (zh) | 一种带下拉有源钳位支路的隔离型dc‑dc升压变换器 | |
CN109149952A (zh) | 一种电流谐振型软开关推挽直流变换器 | |
CN201259535Y (zh) | 一种大电流互感器校验用直流电源 | |
CN102638221A (zh) | 用于大功率高速电动机控制的前端Buck变换器无损缓冲电路 | |
CN200990558Y (zh) | 新型软开关零纹波双向dc/dc非隔离变换器 | |
CN102611347A (zh) | 一种单相非隔离太阳能并网逆变器 | |
CN203859684U (zh) | 一种大电流半桥电路 | |
CN204376748U (zh) | 谐振耦合式无线电能传输装置的高频功率源 | |
CN103647468B (zh) | 一种谐振式无线电能传输***的高频变换电路 | |
CN106602653B (zh) | 一种锂离子电池无损均衡电路 | |
CN203339952U (zh) | 一种开关电容式交流-交流变换器 | |
CN102969885B (zh) | 无附加电压零电压开关无桥功率因数校正器及调制方法 | |
CN105978372B (zh) | 一种拓扑电路以及半桥拓扑电路以及三相全桥拓扑电路 | |
CN203590068U (zh) | 一种谐振式无线电能传输***的高频变换电路 | |
CN104539185A (zh) | 谐振耦合式无线电能传输装置的高频功率源 | |
CN104506038A (zh) | 基于光耦检测的Buck变换器软开关控制方法 | |
CN107171564A (zh) | 一种有源钳位正激变换器 | |
CN204887506U (zh) | 一种电磁加热装置 | |
CN204696954U (zh) | 一种三相谐振极光伏逆变器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150603 Termination date: 20180113 |