諧振型非接觸供電裝置、電能接收端和控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電力電子技術(shù)，具體設(shè)及一種諧振型非接觸供電裝置、電能接收端和 控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 非接觸供電技術(shù)基于其方便實用的特點而廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品領(lǐng)域，尤其是小功 率電子產(chǎn)品行業(yè)如移動電話、MP3播放器、數(shù)碼照相機、便攜式電腦等?，F(xiàn)有技術(shù)的諧振型 非接觸供電裝置通常包含有一個由發(fā)射線圈L1和接收線圈L2構(gòu)成的諧振與磁禪合電路， 發(fā)射線圈L1與電能發(fā)射端的其它元件構(gòu)成發(fā)射側(cè)諧振電路，接收線圈L2與電能接收端的 其它元件構(gòu)成接收側(cè)諧振電路。通過將發(fā)射側(cè)諧振電路和接收側(cè)諧振電路的諧振頻率設(shè)置 為相同，可W使得發(fā)射側(cè)諧振電路諧振時，通過電磁場與發(fā)射側(cè)諧振電路禪合的接收側(cè)諧 振電路也發(fā)生諧振，由此實現(xiàn)W非接觸的方式傳輸電能。該諧振頻率被稱為自感諧振頻率。
[0003] 然而，由于負(fù)載在供電過程中會發(fā)生變化，目前缺乏手段始終保持較高的系統(tǒng)效 率而不受負(fù)載變化影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明提供一種諧振型非接觸供電裝置、電能接收端和控制方法，通過 調(diào)節(jié)接收側(cè)諧振回路的電流強度參量來調(diào)整接收側(cè)的輸出電壓，從而調(diào)整等效負(fù)載阻抗， 使系統(tǒng)工作在效率最優(yōu)模式下。
[0005] 第一方面，提供一種諧振型非接觸供電裝置，包括：
[0006] 電能發(fā)射端，包括：
[0007] 交流電生成電路，用于生成具有第一電流強度參量的交流電；
[000引發(fā)射側(cè)諧振電路，包括發(fā)射線圈，用于接收所述交流電發(fā)射電能；
[0009] 發(fā)射側(cè)控制電路，用于獲取并W無線方式發(fā)送表征所述第一電流強度參量的第一 信號W及與所述發(fā)射側(cè)諧振電路禪合的電能接收端的數(shù)量；
[0010] 至少一個電能接收端，包括：
[0011] 接收側(cè)諧振電路，包括接收線圈，所述接收線圈與所述發(fā)射線圈分離地W非接觸 方式禪合，所述接收側(cè)諧振電路用于從所述發(fā)射線圈接收電能；
[0012] 整流電路，與所述接收側(cè)諧振電路連接；
[0013] 功率變換器，與所述整流電路連接；
[0014] 接收側(cè)控制電路，用于調(diào)節(jié)所述功率變換器W保持第二電流強度參量為所述第一 電流強度參量的m倍；
[0015]
【主權(quán)項】
1. 一種諧振型非接觸供電裝置，包括： 電能發(fā)射端，包括： 交流電生成電路，用于生成具有第一電流強度參量的交流電； 發(fā)射側(cè)諧振電路，包括發(fā)射線圈，用于接收所述交流電發(fā)射電能； 發(fā)射側(cè)控制電路，用于獲取并以無線方式發(fā)送表征所述第一電流強度參量的第一信號 以及與所述發(fā)射側(cè)諧振電路耦合的電能接收端的數(shù)量； 至少一個電能接收端，包括： 接收側(cè)諧振電路，包括接收線圈，所述接收線圈與所述發(fā)射線圈分離地以非接觸方式 耦合，所述接收側(cè)諧振電路用于從所述發(fā)射線圈接收電能； 整流電路，與所述接收側(cè)諧振電路連接； 功率變換器，與所述整流電路連接； 接收側(cè)控制電路，用于調(diào)節(jié)所述功率變換器以保持第二電流強度參量為所述第一電流 強度參量的m倍；
其中，所述第二電流強度參量為流過所述接收線圈的交流電的電流強度參量，Rs為所 述發(fā)射線圈的線圈等效電阻，Rd為所述接收線圈的線圈等效電阻，n為所述電能接收端的 數(shù)量，所述電流強度參量為電流峰值或有效值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的諧振型非接觸供電裝置，其特征在于，所述發(fā)射側(cè)控制電路 包括： 第一電流強度參量檢測電路，用于檢測獲取所述第一信號； 數(shù)量檢測電路，用于檢測與所述發(fā)射側(cè)諧振電路耦合的電能接收端的數(shù)量； 第一無線通信電路，用于以無線方式發(fā)送所述第一信號和所述電能接收端的數(shù)量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的諧振型非接觸供電裝置，其特征在于，所述接收側(cè)控制電路 包括： 第二無線通信電路，用于接收所述第一信號和所述電能接收端的數(shù)量； 信號轉(zhuǎn)換電路，用于將所述第一信號轉(zhuǎn)換為第三信號，所述第三信號表征所述第一信 號與m的乘積； 第二電流強度參量檢測電路，用于檢測流過所述接收線圈的電流獲取表征所述第二電 流強度參量的第二信號； 補償電路，用于生成響應(yīng)于所述第三信號和所述第二信號差值的補償信號； 控制信號生成電路，用于生成控制信號控制所述功率變換器以最小化所述補償信號。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的諧振型非接觸供電裝置，其特征在于，所述接收側(cè)控制電路 包括： 第二無線通信電路，用于以無線方式接收所述第一信號和所述電能接收端的數(shù)量； 第二電流強度參量檢測電路，用于檢測流過所述接收線圈的電流獲取表征所述第二電 流強度參量的第二信號； 信號轉(zhuǎn)換電路，用于將所述第二信號轉(zhuǎn)換為第三信號，所述第三信號表征所述第二信 號與1/m的乘積； 補償電路，用于生成響應(yīng)于所述第一信號和所述第三信號差值的補償信號； 控制信號生成電路，用于生成控制信號控制所述功率變換器以最小化所述補償信號。
5. -種電能接收端，用于與電能發(fā)射端非接觸地耦合以接收電能，所述電能接收端包 括： 接收側(cè)諧振電路，包括接收線圈，所述接收線圈與電能發(fā)射端的發(fā)射線圈分離地以非 接觸方式耦合，所述接收側(cè)諧振電路用于從所述發(fā)射線圈接收電能； 整流電路，與所述接收側(cè)諧振電路連接； 功率變換器，與所述整流電路連接； 接收側(cè)控制電路，用于調(diào)節(jié)所述功率變換器以保持第二電流強度參量為第一電流強度 參量的m倍； 其中
所述第一電流強度參量為流過所述發(fā)射線圈的交流電的電流強度參量，所述第二電流 強度參量為流過所述接收線圈的交流電的電流強度參量，Rs為所述發(fā)射線圈的線圈等效電 阻，Rd為所述發(fā)射線圈的線圈等效電阻，n為所述電能接收端的數(shù)量，所述電流強度參量為 電流峰值或有效值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電能接收端，其特征在于，所述接收側(cè)控制電路包括： 第二無線通信電路，用于以無線方式接收表征第一電流強度參量的第一信號和與所述 電能發(fā)射端耦合的電能接收端的數(shù)量； 信號轉(zhuǎn)換電路，用于將所述第一信號轉(zhuǎn)換為第三信號，所述第三信號表征所述第一信 號與m的乘積； 第二電流強度參量檢測電路，用于檢測流過所述接收線圈的電流獲取表征所述第二電 流強度參量的第二信號； 補償電路，用于生成響應(yīng)于所述第三信號和所述第二信號差值的補償信號； 控制信號生成電路，用于生成控制信號控制所述功率變換器以最小化所述補償信號。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電能接收端，其特征在于，所述接收側(cè)控制電路包括： 第二無線通信電路，用于以無線方式接收所述第一信號和所述電能接收端的數(shù)量； 第二電流強度參量檢測電路，用于檢測流過所述接收線圈的電流獲取表征所述第二電 流強度參量的第二信號； 信號轉(zhuǎn)換電路，用于將所述第二信號轉(zhuǎn)換為第三信號，所述第三信號表征所述第二信 號與1/m的乘積； 補償電路，用于生成響應(yīng)于所述第一信號和所述第三信號差值的補償信號； 控制信號生成電路，用于生成控制信號控制所述功率變換器以最小化所述補償信號。
8. -種控制方法，用于控制諧振型非接觸供電裝置，所述諧振型非接觸供電裝置包括 具有發(fā)射線圈的電能發(fā)射端和至少一個具有接收線圈和功率變換器的電能接收端，所述控 制方法包括： 調(diào)節(jié)所述功率變換器以保持第二電流強度參量為第一電流強度參量的m倍； 其弓
所述第一電流強度參量為流過所述發(fā)射線圈的交流電的電流強度參量，所述第二電流 強度參量為流過所述接收線圈的交流電的電流強度參量，Rs為所述發(fā)射線圈的線圈等效電 阻，Rd為所述發(fā)射線圈的線圈等效電阻，n為所述電能接收端的數(shù)量，所述電流強度參量為 電流峰值或有效值。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)所述功率變換器以保持第 一電流強度參量為第二電流強度參量的m倍包括： 獲取表征所述第一電流強度參量的第一信號、表征所述第二電流強度參量的第二信號 和與所述電能發(fā)射端非接觸耦合的電能接收端的數(shù)量； 將所述第一信號轉(zhuǎn)換為第三信號，所述第三信號表征所述第一信號與m的乘積； 生成控制信號控制所述功率變換器以最小化所述第三信號與所述第二信號的差值。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)所述功率變換器以保持第 一電流強度參量為第二電流強度參量的m倍包括： 獲取表征所述第一電流強度參量的第一信號、表征所述第二電流強度參量的第二信號 和與所述發(fā)射線圈非接觸耦合的接收線圈的數(shù)量； 將所述第二信號轉(zhuǎn)換為第三信號，所述第三信號表征所述第二信號與1/m的乘積； 生成控制信號控制所述功率變換器以最小化所述第一信號與所述第三信號的差值。
【專利摘要】公開了一種諧振型非接觸供電裝置、電能接收端和控制方法。通過控制所述連接在接收側(cè)諧振電路與負(fù)載之間的功率變換器，可以調(diào)節(jié)接收側(cè)諧振電路輸出的高頻交流電的電流強度參量，使得第一電流強度參量(流過發(fā)射線圈的電流峰值或有效值)與第二電流強度參量(流過接收線圈的電流峰值或有效值)保持預(yù)定關(guān)系，使得等效負(fù)載阻抗獲得調(diào)節(jié)，進而使得系統(tǒng)可以工作在效率最優(yōu)模式下。
【IPC分類】H02J17-00, H02M3-24
【公開號】CN104701998
【申請?zhí)枴緾N201510142175
【發(fā)明人】張望, 余峰
【申請人】南京矽力杰半導(dǎo)體技術(shù)有限公司
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年3月27日