JP2014241698A - 給電装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】受電コイル、ブリッジ回路及び平滑コンデンサを備え、平滑コンデンサの両端に負荷が接続されるとともに、ブリッジ回路が、半導体スイッチとダイオードとの逆並列接続回路の直列回路を複数並列に接続してなる給電装置において、受電コイルの電流を検出する電流検出手段と、直流端子間電圧を検出する電圧検出手段と、制御装置と、を有し、交流端子間電圧vが、入力電流の一周期内の一方のゼロクロス点から、受電コイル及び共振コンデンサからなる共振回路に加わる電圧と受電コイルの誘起電圧とから算出した補償期間(角度)βをずらした点を中心として前後に同じ期間αだけ零電圧となり、その他の期間は、直流端子間電圧Voを波高値とする正負電圧になるように、半導体スイッチをスイッチングする。
【選択図】図2
Description
例えば、電力供給源に相当する一次側コイルを給電線としてレール状に配置し、二次側コイル及び受電回路を一体化して移動体を構成すると共に、一次側コイルと二次側コイルとを対向させることにより、前記給電線に沿って移動する移動体に非接触給電することが可能である。
受電コイル120の両端は、共振コンデンサCrを介して全波整流回路10の一対の交流端子に接続されている。なお、受電コイル120と共振コンデンサCrとは、直列共振回路を構成している。
全波整流回路10の一対の直流端子には、全波整流回路10の直流出力電圧が基準電圧値に等しくなるように制御する定電圧制御回路20が接続されている。この定電圧制御回路20は、例えば、リアクトルL1、ダイオードD1、平滑コンデンサC0及び半導体スイッチSW1からなる昇圧チョッパ回路により構成されており、平滑コンデンサC0の両端には負荷Rが接続されている。
なお、図28では、半導体スイッチSW1をスイッチングするための制御装置を省略してある。
一般に、この種の非接触給電装置では、一次側給電線110と受電コイル120との間のギャップ長の変化や両者の位置ズレにより、受電コイル120に誘起される電圧が変化し、これによって全波整流回路10の直流出力電圧が変動する。また、負荷Rの特性も、全波整流回路10の直流出力電圧が変動する原因となる。
このため、図28の従来技術では、全波整流回路10の直流出力電圧を定電圧制御回路20によって一定値に制御している。
(1)受電回路が全波整流回路10及び定電圧制御回路20によって構成されているため、回路全体が大型化し、設置スペースの増大やコストの増加を招く。
(2)全波整流回路10のダイオードDu,Dv,Dx,Dyに加え、定電圧制御回路20のリアクトルL1、半導体スイッチSW1、ダイオードD1でも損失が発生するため、これらの損失が給電効率の低下要因となっている。
図29は、特許文献2に記載された非接触給電装置を示している。
図29において、310は受電回路である。この受電回路310は、ブリッジ接続された半導体スイッチQu,Qx,Qv,Qyと、各スイッチQu,Qx,Qv,Qyにそれぞれ逆並列に接続されたダイオードDu,Dx,Dv,Dyと、下アームのスイッチQx,Qyにそれぞれ並列に接続されたコンデンサCx,Cyと、これらの素子からなるブリッジ回路(フルブリッジインバータ)の直流端子間に接続された平滑コンデンサC0と、を備えている。ブリッジ回路の交流端子間には、共振コンデンサCrと受電コイル120との直列回路が接続され、平滑コンデンサC0の両端には負荷Rが接続されている。
この非接触給電装置によれば、図28の従来技術のように定電圧制御回路を用いることなく、半導体スイッチQu,Qx,Qv,Qyの駆動信号の位相制御により直流端子間電圧Voを一定に制御することができる。また、受電回路310をブリッジ回路及び平滑コンデンサC0のみによって構成可能であるため、回路構成の簡略化、小型化、低コスト化を図ることができると共に、構成部品数を少なくして損失を低減し、高効率で安定した非接触給電が可能である。加えて、コンデンサCx,Cyの充放電作用により、いわゆるソフトスイッチングを行わせ、スイッチング損失を低減して更なる高効率化を可能にしている。
そこで、出願人は、特願2013−071432号(以下、先願という)として、受電回路の入力力率を改善した非接触給電装置(以下、先願発明という)を既に提案している。
図30において、受電回路320は、ブリッジ接続されたスイッチQu,Qx,Qv,Qyと、各スイッチQu,Qx,Qv,Qyにそれぞれ逆並列に接続されたダイオードDu,Dx,Dv,Dyと、これらの素子からなるブリッジ回路の一対の直流端子間に接続された平滑コンデンサC0と、を備えている。ブリッジ回路の一対の交流端子間には、共振コンデンサCrと受電コイル120との直列回路が接続され、平滑コンデンサC0の両端には負荷Rが接続されている。なお、100は高周波電源、110は一次側給電線である。
一方、制御装置200は、直流端子間電圧Voと、電流検出手段CTにより検出した受電コイル120の電流iとに基づいて、スイッチQu,Qx,Qv,Qyの駆動信号を生成し、出力する。図示されていないが、直流端子間電圧Voは直流電圧検出器等の周知の電圧検出手段により検出される。
図31は、受電コイル120の電流i、ブリッジ回路の交流端子間電圧v、その基本波成分v’、及び、スイッチQu,Qx,Qv,Qyの駆動信号を示しており、スイッチQu,Qx,Qv,Qyは、電流iに同期した一定周波数にてスイッチング動作する。図31において、ZCP’は電流iのゼロクロス点を示す。
以下に、図31の各期間(1)〜(4)における動作を説明する。
(2)期間(2)(スイッチQx,Qyをオン):電流iは、共振コンデンサCr→スイッチQx→ダイオードDy→受電コイル120の経路で流れ、電圧vは、図示のように零電圧レベルとなる。
(3)期間(3)(スイッチQu,Qvをオン):電流iは、共振コンデンサCr→受電コイル120→ダイオードDv→スイッチQuの経路で流れ、電圧vは、図示のように零電圧レベルとなる。
(4)期間(4)(スイッチQx,Qvをオン):電流iは、共振コンデンサCr→受電コイル120→ダイオードDv→平滑コンデンサC0→ダイオードDxの経路で流れ、電圧vは、図示のように直流端子間電圧Voに相当する負電圧レベルとなる。この期間では、電流iにより平滑コンデンサC0が充電される。
これ以降は、期間(1)のスイッチングモードに遷移し、同様の動作が繰り返される。
このとき、図31に示すように、受電コイル120を流れる電流iとブリッジ回路の交流端子間電圧vの基本波成分v’との位相差は0°になるので、受電回路320の入力力率を1にすることができる。
更に、図33は受電コイル120を流れる電流i、受電コイル120の誘起電圧vin、ブリッジ回路の交流端子間電圧v及びその基本波成分v’の動作波形を示している。
図32に示すように、受電コイル120のインダクタンスをL[H]、共振コンデンサCrのキャパシタンスを部品の符号と同様にCr[F]とし、更に、電源周波数をfs[Hz]とした場合、インダクタンスLと共振コンデンサCrとの合成インダクタンスLs[H]は数式1により定義される。
また、図31に示した制御方法によれば、v’の位相はiと一致している。このため、受電コイル120の電流iがIsinωtと表されるとき、v’はV’sinωtと表すことができる。
前記受電コイルの一端が、前記受電コイルと共に共振回路を構成する共振コンデンサを介して一方の交流端子に接続され、かつ、前記受電コイルの他端が他方の交流端子に接続されたブリッジ回路と、
前記ブリッジ回路の直流端子間に接続された平滑コンデンサと、を備え、
前記平滑コンデンサの両端に負荷が接続されると共に、
前記ブリッジ回路が、半導体スイッチとダイオードとの逆並列接続回路を2個直列に接続したスイッチングアーム直列回路を少なくとも一相分、備えた給電装置において、
前記受電コイルを流れる入力電流を検出する電流検出手段と、
前記ブリッジ回路の直流端子間電圧を検出する電圧検出手段と、
前記半導体スイッチをスイッチングする制御手段と、を有し、
前記制御手段は、
前記ブリッジ回路の交流端子間電圧が、
前記入力電流の一周期内の一方のゼロクロス点から、前記共振回路に加わる電圧と前記受電コイルの誘起電圧とから算出した補償期間をずらした点を中心として、前後に同じ期間だけ零電圧となり、その他の期間は前記直流端子間電圧を波高値とする正負電圧になるように前記半導体スイッチをスイッチングするものである。
前記受電コイルの一端が、前記受電コイルと共に共振回路を構成する共振コンデンサを介して一方の交流端子に接続され、かつ、前記受電コイルの他端が他方の交流端子に接続されたブリッジ回路と、
前記ブリッジ回路の直流端子間に接続された平滑コンデンサと、を備え、
前記平滑コンデンサの両端に負荷が接続されると共に、
前記ブリッジ回路が、半導体スイッチとダイオードとの逆並列接続回路と、ダイオードとの直列回路を、複数、並列に接続して構成される給電装置において、
前記受電コイルを流れる入力電流を検出する電流検出手段と、
前記ブリッジ回路の直流端子間電圧を検出する電圧検出手段と、
前記半導体スイッチをスイッチングする制御手段と、を有し、
前記制御手段は、
前記ブリッジ回路の交流端子間電圧が、
前記入力電流の一周期内の一方のゼロクロス点から、前記共振回路に加わる電圧と前記受電コイルの誘起電圧とから算出した補償期間をずらした点を中心として、前後に同じ期間だけ零電圧となり、その他の期間は前記直流端子間電圧を波高値とする正負電圧になるように前記半導体スイッチをスイッチングするものである。
前記受電コイルの一端が、前記受電コイルと共に共振回路を構成する共振コンデンサを介して一方の交流端子に接続され、かつ、前記受電コイルの他端が他方の交流端子に接続されたブリッジ回路と、
前記ブリッジ回路の直流端子間に接続された平滑コンデンサと、を備え、
前記平滑コンデンサの両端に負荷が接続されると共に、
前記ブリッジ回路が、半導体スイッチとダイオードとの逆並列接続回路を2個直列に接続したスイッチングアーム直列回路を少なくとも一相分、備えた給電装置において、
前記受電コイルを流れる入力電流を検出する電流検出手段と、
前記ブリッジ回路の直流端子間電圧を検出する電圧検出手段と、
前記半導体スイッチをスイッチングする制御手段と、を有し、
前記制御手段は、
前記ブリッジ回路の交流端子間電圧が、
前記入力電流の一周期内のそれぞれのゼロクロス点から、前記共振回路に加わる電圧と前記受電コイルの誘起電圧とから算出した補償期間をずらした点を中心として、前後に同じ期間だけ零電圧となり、その他の期間は前記直流端子間電圧を波高値とする正負電圧になるように前記半導体スイッチをスイッチングするものである。
前記受電コイルの一端が、前記受電コイルと共に共振回路を構成する共振コンデンサを介して一方の交流端子に接続され、かつ、前記受電コイルの他端が他方の交流端子に接続されたブリッジ回路と、
前記ブリッジ回路の直流端子間に接続された平滑コンデンサと、を備え、
前記平滑コンデンサの両端に負荷が接続されると共に、
前記ブリッジ回路が、半導体スイッチとダイオードとの逆並列接続回路と、ダイオードとの直列回路を、複数、並列に接続して構成される給電装置において、
前記受電コイルを流れる入力電流を検出する電流検出手段と、
前記ブリッジ回路の直流端子間電圧を検出する電圧検出手段と、
前記半導体スイッチをスイッチングする制御手段と、を有し、
前記制御手段は、
前記ブリッジ回路の交流端子間電圧が、
前記入力電流の一周期内のそれぞれのゼロクロス点から、前記共振回路に加わる電圧と前記受電コイルの誘起電圧とから算出した補償期間をずらした点を中心として、前後に同じ期間だけ零電圧となり、その他の期間は前記直流端子間電圧を波高値とする正負電圧になるように前記半導体スイッチをスイッチングするものである。
前記受電コイルの一端が、前記受電コイルと共に共振回路を構成する共振コンデンサを介して一方の交流端子に接続され、かつ、前記受電コイルの他端が他方の交流端子に接続されたブリッジ回路と、
前記ブリッジ回路の直流端子間に接続された平滑コンデンサと、を備え、
前記平滑コンデンサの両端に負荷が接続されると共に、
前記ブリッジ回路が、半導体スイッチとダイオードとの逆並列接続回路を2個直列に接続したスイッチングアーム直列回路を少なくとも一相分、備えた給電装置において、
前記受電コイルを流れる入力電流を検出する電流検出手段と、
前記ブリッジ回路の直流端子間電圧を検出する電圧検出手段と、
前記半導体スイッチをスイッチングする制御手段と、を有し、
前記制御手段は、
前記ブリッジ回路の交流端子間電圧が、
前記入力電流の一周期内のそれぞれのゼロクロス点から、前記共振回路に加わる電圧と前記受電コイルの誘起電圧とから算出した補償期間をずらした点を中心として、前後に同じ期間だけ前記直流端子間電圧を波高値とする正負電圧となり、その他の期間は零電圧になるように前記半導体スイッチをスイッチングするものである。
前記受電コイルの一端が、前記受電コイルと共に共振回路を構成する共振コンデンサを介して一方の交流端子に接続され、かつ、前記受電コイルの他端が他方の交流端子に接続されたブリッジ回路と、
前記ブリッジ回路の直流端子間に接続された平滑コンデンサと、を備え、
前記平滑コンデンサの両端に負荷が接続されると共に、
前記ブリッジ回路が、半導体スイッチとダイオードとの逆並列接続回路と、ダイオードとの直列回路を、複数、並列に接続して構成される給電装置において、
前記受電コイルを流れる入力電流を検出する電流検出手段と、
前記ブリッジ回路の直流端子間電圧を検出する電圧検出手段と、
前記半導体スイッチをスイッチングする制御手段と、を有し、
前記制御手段は、
前記ブリッジ回路の交流端子間電圧が、
前記入力電流の一周期内のそれぞれのゼロクロス点から、前記共振回路に加わる電圧と前記受電コイルの誘起電圧とから算出した補償期間をずらした点を中心として、前後に同じ期間だけ前記直流端子間電圧を波高値とする正負電圧となり、その他の期間は零電圧になるように前記半導体スイッチをスイッチングするものである。
図1は、本発明の第1実施形態を示す給電装置の回路図である。なお、本発明は、非接触型、接触型の給電装置の何れにも適用可能であるが、以下の各実施形態では、本発明を非接触給電装置に適用した場合について説明する。
一方、制御装置200は、直流端子間電圧Voと、電流検出手段CTにより検出した受電コイル120の電流iとに基づいて、スイッチQu,Qx,Qv,Qyの駆動信号を生成し、出力する。
図2は、図1の受電コイル120を流れる電流i、受電コイル120の誘起電圧vin、ブリッジ回路の交流端子間電圧v及びその基本波成分v’の動作波形と、スイッチQu,Qx,Qv,Qyの駆動信号を示している。
また、図3はこのときの受電回路320の入力側等価回路であり、前記同様に、符号400は受電回路320と負荷Rとに相当するインピーダンスを示している。但し、一般的に、負荷Rに対してその他のインピーダンスは無視できるため、符号400は負荷Rに相当する純抵抗とみなすことができる。
なお、配線インダクタンスが大きい場合など、他のインピーダンスの影響が大きく、図3における符号400を純抵抗と見なせない場合には、符号400に含まれるリアクタンス分も補償するように期間βを与えることで、入力力率を1とすることができる。このように符号400を純抵抗と見なせない場合の期間βの与え方については、他の第2実施例、第3実施例においても同様である。
また、vの波形が図2と同じであれば、スイッチQu,Qx,Qv,Qyの駆動信号を例えば図4のようにした場合でも、数式11,12のα,βを適用してスイッチQu,Qx,Qv,Qyを駆動すれば、受電回路320の入力力率を1にすることができる。
図5における受電回路330は、半導体スイッチQuにダイオードDuを逆並列接続したスイッチングアームと、半導体スイッチQxにダイオードDxを逆並列接続したスイッチングアームとを直列に接続したスイッチングアーム直列回路を備え、このスイッチングアーム直列回路と、ダイオードDv,Dyを直列接続したダイオード直列回路とを並列接続することにより、ブリッジ回路を構成している。また、ブリッジ回路の一方の直流端子(正側直流端子)にはダイオードD0のアノードが接続され、ダイオードD0のカソードとブリッジ回路の他方の直流端子(負側直流端子)との間に平滑コンデンサC0が接続されている。その他の部分は図1と同様である。
図5の非接触給電装置において、vの波形が図2と同じであれば、スイッチQu,Qxの駆動信号を例えば図6〜図9のようにした場合でも、数式11,12のα,βを適用してスイッチQu,Qxを駆動すれば、受電回路330の入力力率を1にすることができる。
図10における受電回路340は、半導体スイッチQxにダイオードDxを逆並列接続したスイッチングアームとダイオードDuとの直列回路と、半導体スイッチQyにダイオードDyを逆並列接続したスイッチングアームとダイオードDvとの直列回路とを並列接続することにより、ブリッジ回路が構成されている。その他の部分は図1と同様である。
図10の非接触給電装置において、vの波形が図2と同じであれば、スイッチQy,Qxの駆動信号を例えば図11〜図14のようにした場合でも、数式11,12のα,βを適用してスイッチQy,Qxを駆動すれば、受電回路340の入力力率を1にすることができる。
図15は、図1の受電コイル120を流れる電流i、受電コイル120の誘起電圧vin、ブリッジ回路の交流端子間電圧v及びその基本波成分v’の動作波形と、スイッチQu,Qx,Qv,Qyの駆動信号を示している。このときの受電回路320の入力側等価回路は、図3と同様である。
この駆動信号により、vの波形は、前記中点の前後の期間(それぞれα/2とする)は零電圧、その他の期間は直流端子間電圧Voを波高値とする正負電圧になり、vはiのゼロクロス点ZCPを中心として非対称な波形となる。よって、v’の位相はiの位相とずれる。このとき、図3に示すように、v’の容量性リアクタンス成分401による電圧降下がLsにおける電圧降下vLを補償するようにβを与えると、回路のインピーダンスは見かけ上、純抵抗のみとなる。よって、iとvinとの位相が一致するため、受電回路320の入力力率を1にすることができる。
なお、vの波形が図15と同じであれば、スイッチQu,Qx,Qv,Qyの駆動信号を例えば図16のようにした場合でも、数式15,16のα,βを適用してスイッチQu,Qx,Qv,Qyを駆動すれば、受電回路320の入力力率を1にすることができる。
図17に示す受電回路350は、半導体スイッチQuにダイオードDuを逆並列接続したスイッチングアームと、半導体スイッチQxにダイオードDxを逆並列接続したスイッチングアームと、を直列に接続したスイッチングアーム直列回路を備え、このスイッチングアーム直列回路と、ダイオードDv,Dyを直列接続したダイオード直列回路とを並列接続することにより、ブリッジ回路が構成されている。その他の部分は図1と同様である。なお、この受電回路350は、図5の受電回路330からダイオードD0を除去したものに相当する。
図17の非接触給電装置において、vの波形が図15と同じであれば、スイッチQu,Qxの駆動信号を例えば図18,図19のようにした場合でも、数式15,16のα,βを適用してスイッチQu,Qxを駆動すれば、受電回路350の入力力率を1にすることができる。
図20,図21は、図10の受電コイル120を流れる電流i、受電コイル120の誘起電圧vin、ブリッジ回路の交流端子間電圧v及びその基本波成分v’の動作波形と、スイッチQy,Qxの駆動信号を示している。なお、図20,図21は、図18,図19におけるスイッチQuの駆動信号をスイッチQyに置き換えたものと同一である。
図10の非接触給電装置において、vの波形が図15と同じであれば、スイッチQy,Qxの駆動信号を例えば図20,図21のようにした場合でも、数式15,16のα,βを適用してスイッチQy,Qxを駆動すれば、受電回路340の入力力率を1にすることができる。
図22は、図1の受電コイル120を流れる電流i、受電コイル120の誘起電圧vin、ブリッジ回路の交流端子間電圧v及びその基本波成分v’の動作波形と、スイッチQu,Qx,Qv,Qyの駆動信号を示している。このときの受電回路320の入力側等価回路は、図3と同様である。
なお、図1の非接触給電装置において、vの波形が図22と同じであれば、スイッチQu,Qx,Qv,Qyの駆動信号を例えば図23のようにした場合でも、数式19,20のα,βを適用してスイッチQu,Qx,Qv,Qyを駆動すれば、受電回路320の入力力率を1にすることができる。
図24,図25は、図17の受電コイル120を流れる電流i、受電コイル120の誘起電圧vin、ブリッジ回路の交流端子間電圧v及びその基本波成分v’の動作波形と、スイッチQu,Qxの駆動信号を示している。
図17の非接触給電装置において、vの波形が図22と同じであれば、スイッチQu,Qxの駆動信号を例えば図24,図25のようにした場合でも、数式19,20のα,βを適用してスイッチQu,Qxを駆動すれば、受電回路350の入力力率を1にすることができる。
図26,図27は、図10の受電コイル120を流れる電流i、受電コイル120の誘起電圧vin、ブリッジ回路の交流端子間電圧v及びその基本波成分v’の動作波形と、スイッチQy,Qxの駆動信号を示している。なお、図26,図27は、図24,図25におけるスイッチQuの駆動信号をスイッチQyに置き換えたものと同一である。
図10の非接触給電装置において、vの波形が図22と同じであれば、スイッチQy,Qxの駆動信号を例えば図26,図27のようにした場合でも、数式19,20のα,βを適用してスイッチQy,Qxを駆動すれば、受電回路340の入力力率を1にすることができる。
110:一次側給電線
120:受電コイル
200:制御装置
320,330,340,350:受電回路
400:インピーダンス
401:容量性リアクタンス成分
Qu,Qx,Qv,Qy:半導体スイッチ
Du,Dx,Dv,Dy,D0:ダイオード
C0:平滑コンデンサ
Cr:共振コンデンサ
CT:電流検出手段
R:負荷
Claims (6)
- 外部との磁気結合により電力を授受する受電コイルと、
前記受電コイルの一端が、前記受電コイルと共に共振回路を構成する共振コンデンサを介して一方の交流端子に接続され、かつ、前記受電コイルの他端が他方の交流端子に接続されたブリッジ回路と、
前記ブリッジ回路の直流端子間に接続された平滑コンデンサと、を備え、
前記平滑コンデンサの両端に負荷が接続されると共に、
前記ブリッジ回路が、半導体スイッチとダイオードとの逆並列接続回路を2個直列に接続したスイッチングアーム直列回路を少なくとも一相分、備えた給電装置において、
前記受電コイルを流れる入力電流を検出する電流検出手段と、
前記ブリッジ回路の直流端子間電圧を検出する電圧検出手段と、
前記半導体スイッチをスイッチングする制御手段と、を有し、
前記制御手段は、
前記ブリッジ回路の交流端子間電圧が、
前記入力電流の一周期内の一方のゼロクロス点から、前記共振回路に加わる電圧と前記受電コイルの誘起電圧とから算出した補償期間をずらした点を中心として、前後に同じ期間だけ零電圧となり、その他の期間は前記直流端子間電圧を波高値とする正負電圧になるように前記半導体スイッチをスイッチングすることを特徴とする給電装置。 - 外部との磁気結合により電力を授受する受電コイルと、
前記受電コイルの一端が、前記受電コイルと共に共振回路を構成する共振コンデンサを介して一方の交流端子に接続され、かつ、前記受電コイルの他端が他方の交流端子に接続されたブリッジ回路と、
前記ブリッジ回路の直流端子間に接続された平滑コンデンサと、を備え、
前記平滑コンデンサの両端に負荷が接続されると共に、
前記ブリッジ回路が、半導体スイッチとダイオードとの逆並列接続回路と、ダイオードとの直列回路を、複数、並列に接続して構成される給電装置において、
前記受電コイルを流れる入力電流を検出する電流検出手段と、
前記ブリッジ回路の直流端子間電圧を検出する電圧検出手段と、
前記半導体スイッチをスイッチングする制御手段と、を有し、
前記制御手段は、
前記ブリッジ回路の交流端子間電圧が、
前記入力電流の一周期内の一方のゼロクロス点から、前記共振回路に加わる電圧と前記受電コイルの誘起電圧とから算出した補償期間をずらした点を中心として、前後に同じ期間だけ零電圧となり、その他の期間は前記直流端子間電圧を波高値とする正負電圧になるように前記半導体スイッチをスイッチングすることを特徴とする給電装置。 - 外部との磁気結合により電力を授受する受電コイルと、
前記受電コイルの一端が、前記受電コイルと共に共振回路を構成する共振コンデンサを介して一方の交流端子に接続され、かつ、前記受電コイルの他端が他方の交流端子に接続されたブリッジ回路と、
前記ブリッジ回路の直流端子間に接続された平滑コンデンサと、を備え、
前記平滑コンデンサの両端に負荷が接続されると共に、
前記ブリッジ回路が、半導体スイッチとダイオードとの逆並列接続回路を2個直列に接続したスイッチングアーム直列回路を少なくとも一相分、備えた給電装置において、
前記受電コイルを流れる入力電流を検出する電流検出手段と、
前記ブリッジ回路の直流端子間電圧を検出する電圧検出手段と、
前記半導体スイッチをスイッチングする制御手段と、を有し、
前記制御手段は、
前記ブリッジ回路の交流端子間電圧が、
前記入力電流の一周期内のそれぞれのゼロクロス点から、前記共振回路に加わる電圧と前記受電コイルの誘起電圧とから算出した補償期間をずらした点を中心として、前後に同じ期間だけ零電圧となり、その他の期間は前記直流端子間電圧を波高値とする正負電圧になるように前記半導体スイッチをスイッチングすることを特徴とする給電装置。 - 外部との磁気結合により電力を授受する受電コイルと、
前記受電コイルの一端が、前記受電コイルと共に共振回路を構成する共振コンデンサを介して一方の交流端子に接続され、かつ、前記受電コイルの他端が他方の交流端子に接続されたブリッジ回路と、
前記ブリッジ回路の直流端子間に接続された平滑コンデンサと、を備え、
前記平滑コンデンサの両端に負荷が接続されると共に、
前記ブリッジ回路が、半導体スイッチとダイオードとの逆並列接続回路と、ダイオードとの直列回路を、複数、並列に接続して構成される給電装置において、
前記受電コイルを流れる入力電流を検出する電流検出手段と、
前記ブリッジ回路の直流端子間電圧を検出する電圧検出手段と、
前記半導体スイッチをスイッチングする制御手段と、を有し、
前記制御手段は、
前記ブリッジ回路の交流端子間電圧が、
前記入力電流の一周期内のそれぞれのゼロクロス点から、前記共振回路に加わる電圧と 前記受電コイルの誘起電圧とから算出した補償期間をずらした点を中心として、前後に同じ期間だけ零電圧となり、その他の期間は前記直流端子間電圧を波高値とする正負電圧になるように前記半導体スイッチをスイッチングすることを特徴とする給電装置。 - 外部との磁気結合により電力を授受する受電コイルと、
前記受電コイルの一端が、前記受電コイルと共に共振回路を構成する共振コンデンサを介して一方の交流端子に接続され、かつ、前記受電コイルの他端が他方の交流端子に接続されたブリッジ回路と、
前記ブリッジ回路の直流端子間に接続された平滑コンデンサと、を備え、
前記平滑コンデンサの両端に負荷が接続されると共に、
前記ブリッジ回路が、半導体スイッチとダイオードとの逆並列接続回路を2個直列に接続したスイッチングアーム直列回路を少なくとも一相分、備えた給電装置において、
前記受電コイルを流れる入力電流を検出する電流検出手段と、
前記ブリッジ回路の直流端子間電圧を検出する電圧検出手段と、
前記半導体スイッチをスイッチングする制御手段と、を有し、
前記制御手段は、
前記ブリッジ回路の交流端子間電圧が、
前記入力電流の一周期内のそれぞれのゼロクロス点から、前記共振回路に加わる電圧と前記受電コイルの誘起電圧とから算出した補償期間をずらした点を中心として、前後に同じ期間だけ前記直流端子間電圧を波高値とする正負電圧となり、その他の期間は零電圧になるように前記半導体スイッチをスイッチングすることを特徴とする給電装置。 - 外部との磁気結合により電力を授受する受電コイルと、
前記受電コイルの一端が、前記受電コイルと共に共振回路を構成する共振コンデンサを介して一方の交流端子に接続され、かつ、前記受電コイルの他端が他方の交流端子に接続されたブリッジ回路と、
前記ブリッジ回路の直流端子間に接続された平滑コンデンサと、を備え、
前記平滑コンデンサの両端に負荷が接続されると共に、
前記ブリッジ回路が、半導体スイッチとダイオードとの逆並列接続回路と、ダイオードとの直列回路を、複数、並列に接続して構成される給電装置において、
前記受電コイルを流れる入力電流を検出する電流検出手段と、
前記ブリッジ回路の直流端子間電圧を検出する電圧検出手段と、
前記半導体スイッチをスイッチングする制御手段と、を有し、
前記制御手段は、
前記ブリッジ回路の交流端子間電圧が、
前記入力電流の一周期内のそれぞれのゼロクロス点から、前記共振回路に加わる電圧と前記受電コイルの誘起電圧とから算出した補償期間をずらした点を中心として、前後に同じ期間だけ前記直流端子間電圧を波高値とする正負電圧となり、その他の期間は零電圧になるように前記半導体スイッチをスイッチングすることを特徴とする給電装置。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9231494B2 (en) | 2013-07-18 | 2016-01-05 | Central Japan Railway Company | Power supply device with a resonant bridge circuit control unit |
US9590428B2 (en) | 2014-03-03 | 2017-03-07 | Central Japan Railway Company | Electric power receiving device and method of receiving electric power |
US9608539B2 (en) | 2013-03-29 | 2017-03-28 | Central Japan Railway Company | Power supply device |
WO2017136491A1 (en) * | 2016-02-02 | 2017-08-10 | Witricity Corporation | Controlling wireless power transfer systems |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6361818B2 (ja) * | 2015-03-31 | 2018-07-25 | Tdk株式会社 | ワイヤレス受電装置及びワイヤレス電力伝送装置 |
US9973099B2 (en) * | 2015-08-26 | 2018-05-15 | Futurewei Technologies, Inc. | AC/DC converters with wider voltage regulation range |
CN109327065B (zh) * | 2018-12-06 | 2020-02-21 | 华为技术有限公司 | 无线充电***的接收端、方法、用电终端、发射端及*** |
JP7258614B2 (ja) * | 2019-03-20 | 2023-04-17 | 東芝テック株式会社 | 電力変換装置 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012019603A (ja) * | 2010-07-07 | 2012-01-26 | Murata Mach Ltd | 非接触受電装置 |
JP2012143135A (ja) * | 2010-12-15 | 2012-07-26 | Central Japan Railway Co | 受電装置、及び受電方法 |
JP2012253964A (ja) * | 2011-06-06 | 2012-12-20 | Fuji Electric Co Ltd | 給電装置の制御方法 |
WO2013024396A1 (en) * | 2011-08-16 | 2013-02-21 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Dynamic resonant matching circuit for wireless power receivers |
Family Cites Families (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5581171A (en) | 1994-06-10 | 1996-12-03 | Northrop Grumman Corporation | Electric vehicle battery charger |
US6160374A (en) | 1999-08-02 | 2000-12-12 | General Motors Corporation | Power-factor-corrected single-stage inductive charger |
JP4446139B2 (ja) | 2000-10-16 | 2010-04-07 | ソニー株式会社 | 画像信号の自動利得制御装置及び撮像装置 |
JP4140208B2 (ja) | 2001-05-22 | 2008-08-27 | 神鋼電機株式会社 | 非接触給電装置 |
DE60332151D1 (de) * | 2002-12-10 | 2010-05-27 | Ebara Corp | Stromerzeugengssystem zur verbindung |
DE10301978A1 (de) | 2003-01-20 | 2004-08-05 | Eurocopter Deutschland Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zum Übertragen und Bereitstellen der Energie kapazitiver Aktuatoren |
US6934167B2 (en) * | 2003-05-01 | 2005-08-23 | Delta Electronics, Inc. | Contactless electrical energy transmission system having a primary side current feedback control and soft-switched secondary side rectifier |
TWI338996B (en) * | 2007-10-16 | 2011-03-11 | Delta Electronics Inc | Resonant converter system having synchronous rectifier control circuit and controlling method thereof |
CA2718168A1 (en) * | 2008-03-10 | 2009-09-17 | Techtium Ltd. | Environmentally friendly power supply |
US8923015B2 (en) | 2008-11-26 | 2014-12-30 | Auckland Uniservices Limited | Primary-side power control for inductive power transfer |
EP2416982A1 (de) | 2009-04-09 | 2012-02-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Bidirektionale und berührungsfreie übertragung von leistung zum laden von elektrofahrzeugen |
US20110285211A1 (en) * | 2010-05-20 | 2011-11-24 | Advantest Corporation | Wireless power supply system |
NZ587357A (en) | 2010-08-13 | 2013-03-28 | Auckland Uniservices Ltd | Control circuit for pick-up in inductive power transfer system selectively shunts diodes in rectifier bridge to reduce transient disturbances to primary current |
JP5928865B2 (ja) | 2010-11-18 | 2016-06-01 | 富士電機株式会社 | 非接触給電装置の制御方法 |
WO2012113442A1 (de) * | 2011-02-21 | 2012-08-30 | Sma Solar Technology Ag | Gleichspannungswandler und verfahren zum betreiben eines gleichspannungswandlers |
JP2013071432A (ja) | 2011-09-29 | 2013-04-22 | Ricoh Co Ltd | 画像形成装置、画像形成方法および画像形成プログラム |
US8928182B2 (en) * | 2011-12-16 | 2015-01-06 | Tdk Corporation | Wireless power feeder and wireless power transmission system |
JP5923120B2 (ja) | 2012-02-09 | 2016-05-24 | 株式会社テクノバ | 双方向非接触給電システム |
WO2014039088A1 (en) | 2012-09-07 | 2014-03-13 | Access Business Group International Llc | System and method for bidirectional wireless power transfer |
KR20140054796A (ko) | 2012-10-29 | 2014-05-09 | 삼성전기주식회사 | 전원 공급 장치 및 전기 자동차의 전원 공급 장치 |
JP6047442B2 (ja) * | 2013-03-29 | 2016-12-21 | 富士電機株式会社 | 給電装置 |
TWI474573B (zh) | 2013-05-14 | 2015-02-21 | Richtek Technology Corp | Wireless Power Receiver and Its Rectifier Modulation Circuit |
JP6129669B2 (ja) | 2013-07-18 | 2017-05-17 | 東海旅客鉄道株式会社 | 給電装置 |
-
2013
- 2013-06-12 JP JP2013123810A patent/JP6124336B2/ja active Active
-
2014
- 2014-06-03 DE DE102014107754.7A patent/DE102014107754A1/de not_active Ceased
- 2014-06-10 US US14/300,822 patent/US9632564B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012019603A (ja) * | 2010-07-07 | 2012-01-26 | Murata Mach Ltd | 非接触受電装置 |
JP2012143135A (ja) * | 2010-12-15 | 2012-07-26 | Central Japan Railway Co | 受電装置、及び受電方法 |
JP2012253964A (ja) * | 2011-06-06 | 2012-12-20 | Fuji Electric Co Ltd | 給電装置の制御方法 |
WO2013024396A1 (en) * | 2011-08-16 | 2013-02-21 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Dynamic resonant matching circuit for wireless power receivers |
JP2014529283A (ja) * | 2011-08-16 | 2014-10-30 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ | ワイヤレス電力受信機用の動的共振整合回路 |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9608539B2 (en) | 2013-03-29 | 2017-03-28 | Central Japan Railway Company | Power supply device |
US9231494B2 (en) | 2013-07-18 | 2016-01-05 | Central Japan Railway Company | Power supply device with a resonant bridge circuit control unit |
US9590428B2 (en) | 2014-03-03 | 2017-03-07 | Central Japan Railway Company | Electric power receiving device and method of receiving electric power |
WO2017136491A1 (en) * | 2016-02-02 | 2017-08-10 | Witricity Corporation | Controlling wireless power transfer systems |
US10263473B2 (en) | 2016-02-02 | 2019-04-16 | Witricity Corporation | Controlling wireless power transfer systems |
US10637292B2 (en) | 2016-02-02 | 2020-04-28 | Witricity Corporation | Controlling wireless power transfer systems |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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DE102014107754A1 (de) | 2014-12-18 |
US20140372780A1 (en) | 2014-12-18 |
US9632564B2 (en) | 2017-04-25 |
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