專利名稱：諧振電能傳輸系統(tǒng)中的功率轉(zhuǎn)換器和諧振電能傳輸設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
以下描述涉及一種可用于無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)中的功率轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
諧振電能傳輸系統(tǒng)可對(duì)應(yīng)于無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)的類型，并可包括用于無(wú)線地發(fā)送諧振電能的源裝置以及用于接收諧振電能的目標(biāo)裝置。由于無(wú)線環(huán)境的性質(zhì)，可使用用于增強(qiáng)電能傳輸效率并用于降低外圍裝置的影響的方案。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一方面，一種諧振電能傳輸系統(tǒng)中的功率轉(zhuǎn)換器可包括:輸入端，被構(gòu)造為接收預(yù)定電平的直流(DC)電壓；第一功率轉(zhuǎn)換器，被構(gòu)造為使用具有與諧振頻率基本相同的頻率的第一切換脈沖信號(hào)將預(yù)定電平的DC電壓轉(zhuǎn)換為交流(AC)信號(hào)；第二功率轉(zhuǎn)換器，被構(gòu)造為使用具有與第一切換脈沖信號(hào)相反相位的第二切換脈沖信號(hào)將預(yù)定電平的DC電壓轉(zhuǎn)換為AC信號(hào)；第一短接電路，被構(gòu)造為減小或消除從第一功率轉(zhuǎn)換器輸出的AC信號(hào)的奇次諧波，并將減小或消除了奇次諧波的AC信號(hào)提供給源諧振器；第二短接電路，被構(gòu)造為減小或消除從第二功率轉(zhuǎn)換器輸出的AC信號(hào)的奇次諧波，并將減小或消除了奇次諧波的AC信號(hào)提供給源諧振器。諧振頻率可對(duì)應(yīng)于從大約2MHz至20MHz的范圍。從第一短接電路輸出的AC信號(hào)可與從第二短接電路輸出的AC信號(hào)具有相反的相位。第一短接電路可包括電容器和電感器，并且可基于從第一功率轉(zhuǎn)換器輸出的AC信號(hào)的奇次諧波分量的頻率來(lái)確定電容器和電感器的值。第二短接電路可包括電容器和電感器，并且可基于從第二功率轉(zhuǎn)換器輸出的AC信號(hào)的奇次諧波分量的頻率來(lái)確定電容器和電感器的值。根據(jù)另一方面，一種用于傳輸諧振電能的設(shè)備可包括:電壓控制單元，被構(gòu)造為接收第一頻帶的交流(AC)信號(hào)的輸入，并輸出預(yù)定電平的直流(DC)電壓；第一功率轉(zhuǎn)換器，被構(gòu)造為使用第二頻帶的第一切換脈沖信號(hào)將預(yù)定電平的DC電壓轉(zhuǎn)換為AC電能；第二功率轉(zhuǎn)換器，被構(gòu)造為使用具有與第一切換脈沖信號(hào)相反相位的第二切換脈沖信號(hào)將預(yù)定電平的DC電壓轉(zhuǎn)換為AC信號(hào)；第一短接電路，被構(gòu)造為減小或消除從第一功率轉(zhuǎn)換器輸出的AC信號(hào)的奇次諧波；第二短接電路，被構(gòu)造為減小或消除從第二功率轉(zhuǎn)換器輸出的AC信號(hào)的奇次諧波；源諧振器，被構(gòu)造為將與第一短接電路和第二短接電路的輸出信號(hào)對(duì)應(yīng)的AC電能傳輸?shù)侥繕?biāo)諧振器。第一短接電路可包括電容器和電感器，并且可基于從第一功率轉(zhuǎn)換器輸出的AC信號(hào)的奇次諧波分量的頻率來(lái)確定電容器和電感器的值。第二短接電路可包括電容器和電感器，并且可基于從第二功率轉(zhuǎn)換器輸出的AC信號(hào)的奇次諧波分量的頻率來(lái)確定電容器和電感器的值。
源諧振器可包括:傳輸線，包括第一信號(hào)傳導(dǎo)部分、第二信號(hào)傳導(dǎo)部分以及與第一信號(hào)傳導(dǎo)部分和第二信號(hào)傳導(dǎo)部分對(duì)應(yīng)的接地傳導(dǎo)部分；第一導(dǎo)體，被構(gòu)造為將第一信號(hào)傳導(dǎo)部分電連接到接地傳導(dǎo)部分；第二導(dǎo)體，被構(gòu)造為將第二信號(hào)傳導(dǎo)部分電連接到接地傳導(dǎo)部分；至少一個(gè)電容器，相對(duì)于流過(guò)第一信號(hào)傳導(dǎo)部分和第二信號(hào)傳導(dǎo)部分的電流，串聯(lián)插入第一信號(hào)傳導(dǎo)部分與第二信號(hào)傳導(dǎo)部分之間。源諧振器還可包括:匹配器，位于由傳輸線、第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體形成的環(huán)路內(nèi)，并被構(gòu)造為調(diào)整源諧振器的阻抗。根據(jù)又一方面，一種功率轉(zhuǎn)換器可包括:至少一個(gè)功率轉(zhuǎn)換器電路，被構(gòu)造為接收第一信號(hào)以輸出第二信號(hào)；至少一個(gè)諧波消除電路，被構(gòu)造為減小和/或消除第二信號(hào)的奇次諧波。功率轉(zhuǎn)換器電路可包括開關(guān)。并且所述開關(guān)可被構(gòu)造為接收切換脈沖信號(hào)。第一信號(hào)可以是預(yù)定電平的直流(DC)電壓。并且第二信號(hào)可以是交流(AC)。所述至少一個(gè)諧波消除電路可包括電容器和電感器?？苫诟鶕?jù)以下等式的奇次諧波f；dd的頻率來(lái)確定電容器C和電感器L的值:
權(quán)利要求
1.一種諧振電能傳輸系統(tǒng)中的功率轉(zhuǎn)換器,所述功率轉(zhuǎn)換器包括: 輸入端，被構(gòu)造為接收預(yù)定電平的直流(DC)電壓； 第一功率轉(zhuǎn)換器，被構(gòu)造為使用具有與諧振頻率基本相同的頻率的第一切換脈沖信號(hào)將預(yù)定電平的DC電壓轉(zhuǎn)換為交流(AC)信號(hào)； 第二功率轉(zhuǎn)換器，被構(gòu)造為使用具有與第一切換脈沖信號(hào)相反相位的第二切換脈沖信號(hào)將預(yù)定電平的DC電壓轉(zhuǎn)換為AC信號(hào)； 第一短接電路，被構(gòu)造為減小或消除從第一功率轉(zhuǎn)換器輸出的AC信號(hào)的奇次諧波，并將減小或消除了奇次諧波的AC信號(hào)提供給源諧振器； 第二短接電路，被構(gòu)造為減小或消除從第二功率轉(zhuǎn)換器輸出的AC信號(hào)的奇次諧波，并將減小或消除了奇次諧波的AC信號(hào)提供給源諧振器。
2.如權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中，諧振頻率對(duì)應(yīng)于從大約2MHz至20MHz的范圍。
3.如權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中，從第一短接電路輸出的AC信號(hào)與從第二短接電路輸出的AC信號(hào)具有相反的相位。
4.如權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中: 第一短接電路包括電容器和電感器， 基于從第一功率轉(zhuǎn)換器輸出的AC信號(hào)的奇次諧波分量的頻率來(lái)確定電容器和電感器的值。
5.如權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中: 第二短接電路包括電容器和電感器， 基于從第二功率轉(zhuǎn)換器輸出的AC信號(hào)的奇次諧波分量的頻率來(lái)確定電容器和電感器的值。
6.一種用于傳輸諧振電能的設(shè)備，所述設(shè)備包括: 電壓控制單元，被構(gòu)造為接收第一頻帶的交流(AC)信號(hào)的輸入，并輸出預(yù)定電平的直流(DC)電壓； 第一功率轉(zhuǎn)換器，被構(gòu)造為使用第二頻帶的第一切換脈沖信號(hào)將預(yù)定電平的DC電壓轉(zhuǎn)換為AC電能； 第二功率轉(zhuǎn)換器，被構(gòu)造為使用具有與第一切換脈沖信號(hào)相反相位的第二切換脈沖信號(hào)將預(yù)定電平的DC電壓轉(zhuǎn)換為AC信號(hào)； 第一短接電路，被構(gòu)造為減小或消除從第一功率轉(zhuǎn)換器輸出的AC信號(hào)的奇次諧波；第二短接電路，被構(gòu)造為減小或消除從第二功率轉(zhuǎn)換器輸出的AC信號(hào)的奇次諧波；源諧振器，被構(gòu)造為將與第一短接電路和第二短接電路的輸出信號(hào)對(duì)應(yīng)的AC電能傳輸?shù)侥繕?biāo)諧振器。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中: 第一短接電路包括電容器和電感器， 基于從第一功率轉(zhuǎn)換器輸出的AC信號(hào)的奇次諧波分量的頻率來(lái)確定電容器和電感器的值。
8.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中: 第二短接電路包括電容器和電感器，基于從第二功率轉(zhuǎn)換器輸出的AC信號(hào)的奇次諧波分量的頻率來(lái)確定電容器和電感器的值。
9.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，源諧振器包括: 傳輸線，包括第一信號(hào)傳導(dǎo)部分、第二信號(hào)傳導(dǎo)部分以及與第一信號(hào)傳導(dǎo)部分和第二信號(hào)傳導(dǎo)部分對(duì)應(yīng)的接地傳導(dǎo)部分； 第一導(dǎo)體，被構(gòu)造為將第一信號(hào)傳導(dǎo)部分電連接到接地傳導(dǎo)部分； 第二導(dǎo)體，被構(gòu)造為將第二信號(hào)傳導(dǎo)部分電連接到接地傳導(dǎo)部分； 至少一個(gè)電容器，相對(duì)于流過(guò)第一信號(hào)傳導(dǎo)部分和第二信號(hào)傳導(dǎo)部分的電流，串聯(lián)插入第一信號(hào)傳導(dǎo)部分與第二信號(hào)傳導(dǎo)部分之間。
10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中，源諧振器還包括: 匹配器，位于由傳輸線、第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體形成的環(huán)路內(nèi)，并被構(gòu)造為調(diào)整源諧振器的阻抗。
11.一種功率轉(zhuǎn)換器，包括: 至少一個(gè)功率轉(zhuǎn)換器電路，被構(gòu)造為接收第一信號(hào)以輸出第二信號(hào)； 至少一個(gè)諧波消除電路，被構(gòu)造為減小和/或消除第二信號(hào)的奇次諧波。
12.如權(quán)利要求11所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中，功率轉(zhuǎn)換器電路包括開關(guān)。
13.如權(quán)利要求12所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中，所述開關(guān)被構(gòu)造為接收切換脈沖信號(hào)。
14.如權(quán)利要求11所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中，第一信號(hào)是預(yù)定電平的直流(DC)電壓。
15.如權(quán)利要求11所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中，第二信號(hào)是交流(AC)。
16.如權(quán)利要求11所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中，所述至少一個(gè)諧波消除電路包括電容器和電感器。
17.如權(quán)利要求16所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中，基于根據(jù)以下等式的奇次諧波f；dd的頻率來(lái)確定電容器C和電感器L的值:
18.如權(quán)利要求11所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中，所述至少一個(gè)功率轉(zhuǎn)換器電路包括兩個(gè)功率轉(zhuǎn)換器電路，其中，所述兩個(gè)功率轉(zhuǎn)換器電路以彼此相反的相位被驅(qū)動(dòng)。
19.一種包括權(quán)利要求11的功率轉(zhuǎn)換器的諧振電能傳輸系統(tǒng)。
20.如權(quán)利要求19所述的諧振電能傳輸系統(tǒng)，還包括: 諧振裝置， 其中，所述至少一個(gè)諧波消除電路的阻抗與諧振器裝置基本相同。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可用在諧振電能傳輸系統(tǒng)中的功率轉(zhuǎn)換器以及用于傳輸諧振電能的設(shè)備。根據(jù)一方面，一種諧振電能傳輸系統(tǒng)中的功率轉(zhuǎn)換器可包括輸入端，被構(gòu)造為接收預(yù)定電平的直流(DC)電壓；第一功率轉(zhuǎn)換器，被構(gòu)造為使用具有與諧振頻率基本相同的頻率的第一切換脈沖信號(hào)將預(yù)定電平的DC電壓轉(zhuǎn)換為交流(AC)信號(hào)；第二功率轉(zhuǎn)換器，被構(gòu)造為使用具有與第一切換脈沖信號(hào)相反相位的第二切換脈沖信號(hào)將預(yù)定電平的DC電壓轉(zhuǎn)換為AC信號(hào)；第一短接電路，被構(gòu)造為減小或消除從第一功率轉(zhuǎn)換器輸出的AC信號(hào)的奇次諧波，并將減小或消除了奇次諧波的AC信號(hào)提供給源諧振器；第二短接電路，被構(gòu)造為減小或消除從第二功率轉(zhuǎn)換器輸出的AC信號(hào)的奇次諧波，并將減小或消除了奇次諧波的AC信號(hào)提供給源諧振器。
文檔編號(hào)H02J17/00GK103155356SQ201180049174
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2011年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月2日
發(fā)明者崔真誠(chéng), 權(quán)相旭, 樸允權(quán), 樸垠錫, 洪榮澤, 柳榮顥, 金南倫, 金東照 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社