CN209448509U - 使用Buck变换器的自动调压谐振式无线电能传输装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种使用Buck变换器的自动调压谐振式无线电能传输装置，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，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，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；控制器根据所接收到的解调信号控制数字可调式功率电源。针对上述问题，本实用新型可以对所需负载提供稳定的恒压源。
Description
技术领域
本实用新型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装置。
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。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型的目的是克服现有技术的不足，在经典的无线电能传输装置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，且仅包含基本元件的无线电能传输装置，便于小型化。本实用新型的技术方案如下：
一种使用Buck变换器的自动调压谐振式无线电能传输装置，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。
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装置的谐振频率。数字可调式功率电源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。
本实用新型的自动调压谐振式无线电能传输装置，作为一个硬件***，再辅以控制算法，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。
附图说明
图1是一般的无线电能传输装置的原理框图。
图2是本实用新型所述***的原理框图。
图3是本实用新型的电路结构示意图。
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实用新型的进行详细的描述。
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接入数字可调式功率电源控制原边的输入电压。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)
1.一种使用Buck变换器的自动调压谐振式无线电能传输装置，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，
所述的功率电流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。
2.根据权利要求1所述的无线电能传输装置，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所述的无线电能传输装置，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所述的无线电能传输装置，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。
Priority Applications (1)
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| CN201821457180.6U CN209448509U (zh) | 2018-09-06 | 2018-09-06 | 使用Buck变换器的自动调压谐振式无线电能传输装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113036939A (zh) * | 2019-12-24 | 2021-06-25 | 中国石油天然气集团有限公司 | 非接触电磁转换供电装置及供电方法 |
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2018
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| CN113036939A (zh) * | 2019-12-24 | 2021-06-25 | 中国石油天然气集团有限公司 | 非接触电磁转换供电装置及供电方法 |
| CN113036939B (zh) * | 2019-12-24 | 2023-09-15 | 中国石油天然气集团有限公司 | 非接触电磁转换供电装置及供电方法 |
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