采用電流控制方式的無線充電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種采用電流控制方式的無線充電系統(tǒng)，包括：控制模塊，輸入模塊，第一整流模塊，第一變換模塊，初級補償模塊，一次側(cè)耦合線圈，第一識別模塊，次級補償模塊，二次側(cè)耦合線圈，第二整流模塊，第二識別模塊，負載模塊，通過一、二次側(cè)的補償模塊來充分調(diào)節(jié)電能質(zhì)量，通過識別模塊來對無線充電過程進行控制，確保所述無線充電系統(tǒng)高效、安全、可靠地運行。
【專利說明】
采用電流控制方式的無線充電系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及無線充電領(lǐng)域，具體是一種應(yīng)用于電網(wǎng)的采用電流控制方式的無線充電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，類似機器人這樣的智能裝置廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，尤其在一些高危敏感的作業(yè)區(qū)域，使用智能裝置可以提高工作效率和可靠性。就電力系統(tǒng)領(lǐng)域來說，使用智能裝置獲取換流站現(xiàn)場活動的信息并與換流站設(shè)備上安裝的固定狀態(tài)測量裝置采集的數(shù)據(jù)進行對比，提前掌握設(shè)備健康狀況、發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行過程的變化趨勢，智能裝置與操作人員相比在穩(wěn)定性和可靠性上具有很多優(yōu)勢。但是智能裝置的工作離不開電池穩(wěn)定可靠的供電，因此需要滿足智能裝置供電電池能夠快速、方便地實現(xiàn)電池的充電。目前，其電池充電方法主要有兩種:有線充電(接觸式充電)和無線充電(非接觸式充電)，其中，有線充電的能量轉(zhuǎn)化率遠高于無線充電，但是，因無線充電技術(shù)能有效克服有線充電技術(shù)存在的設(shè)備移動靈活性差、環(huán)境不美觀、容易產(chǎn)生接觸火花、供電線暴露等問題，能夠消除安全隱患，提高供電過程的安全性，無線充電技術(shù)受到推崇。目前，無線電能傳輸大致可分為:電磁感應(yīng)式、電磁福射式和磁親合諧振式；電磁感應(yīng)式屬于松散式親合結(jié)構(gòu)，類似于分離變壓器，其系統(tǒng)能耗達到40 %左右，能量轉(zhuǎn)換率低；電磁輻射式是一種遠場輻射能量傳輸，易發(fā)散，傳輸效率低，傳輸功率為毫瓦級，且易對人體產(chǎn)生危害;磁耦合諧振式可以在幾米的范圍內(nèi)實現(xiàn)高效能量傳輸。
[0003]磁耦合諧振電路是利用兩個發(fā)生諧振的電路感應(yīng)磁場變化，實現(xiàn)能量傳遞。根據(jù)諧振耦合電路的工作原理不難得出，當(dāng)發(fā)射回路與接收回路諧振頻率一致時，大部分能量由發(fā)射回路傳遞到接收回路，可實現(xiàn)電能的高效傳輸。但是磁耦合無線充電技術(shù)在工作過程中容易出現(xiàn)過壓、過流和過熱的現(xiàn)象，會損壞磁耦合線圈的性能，影響使用壽命，還容易觸發(fā)安全問題，因此有必要對換流站使用的磁耦合無線充電系統(tǒng)進行硬件和軟件的優(yōu)化，通過電路的改良和控制優(yōu)化來提高其安全性和穩(wěn)定性，延長使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種在換流站電能無線傳輸中，能夠確保發(fā)射電路與接收電路安全可靠的無線充電系統(tǒng)。本發(fā)明采用技術(shù)方案如下:一種采用電流控制方式的無線充電系統(tǒng)，包括:
[0005]輸入模塊，具有輸入端口和開關(guān)器件，用于從換流站的交流母線獲取工頻的交流電源；
[0006]第一整流模塊，采用功率開關(guān)器件，用于將輸入模塊輸入的交流電源整流為直流電源，并將該直流電源的輸出電壓控制在額定電壓等級；
[0007]第一變換模塊，用于將第一整流模塊輸出的額定電壓等級的直流電源變換為高頻交流電源；
[0008]初級補償模塊，用于完成初級線圈側(cè)的無功補償，其在第一變換模塊的輸出端串聯(lián)電感以及并聯(lián)電容；
[0009]—次側(cè)耦合線圈，當(dāng)經(jīng)過初級補償模塊補償?shù)慕涣麟娫摧斎霑r，在一次側(cè)耦合線圈產(chǎn)生自磁通和自磁鏈，并產(chǎn)生自感電壓；
[0010]第一識別模塊，取樣一次側(cè)耦合線圈的電壓大小變化并反饋給控制模塊，其包括電壓傳感器、電流傳感器、溫度傳感器。
[0011]控制模塊，用于接收無線充電系統(tǒng)的電路狀態(tài)信息，并根據(jù)狀態(tài)信息進行判斷和發(fā)出控制指令，所述電路狀態(tài)信息包括電壓信號、電流信號、溫度信號。
[0012]所述電流控制方式的無線充電系統(tǒng)還包括:
[0013]次級補償模塊，用于次級線圈側(cè)的無功補償，其在第一變換模塊的輸出端串聯(lián)電感以及并聯(lián)電容；
[0014]二次側(cè)耦合線圈，用于耦合一次級側(cè)線圈產(chǎn)生的電磁場并進而轉(zhuǎn)換成電能，其輸出端連接次級補償模塊的輸入端；
[0015]第二整流模塊，采用功率開關(guān)器件，用于將次級補償模塊輸出的交流電源整流為直流電源，并將該直流電源的輸出電壓控制在額定電壓等級；
[0016]第二識別模塊，取樣次級側(cè)線圈的電壓大小變化并反饋給控制模塊，其包括電壓傳感器、電流傳感器、溫度傳感器。
[0017]負載模塊，具有輸入端口和開關(guān)器件，用于消耗第二整流模塊輸出的直流電能。
[0018]所述輸入模塊、第一整流模塊、第一變換模塊、初級補償模塊、一次側(cè)耦合線圈、第一識別模塊組成一次側(cè)電路。
[0019]所述次級補償模塊、二次級側(cè)耦合線圈、第二整流模塊、第二識別模塊組成二次側(cè)電路。
[0020]第一識別模塊和第二識別模塊均連接無線充電系統(tǒng)的控制模塊。
[0021]所述一次側(cè)電路還包括:開關(guān)電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路、驅(qū)動電路、諧振電路，所述濾波電路包括至少一個電容、所述穩(wěn)壓電路至少包括齊納二極管、三極管、電阻，所述穩(wěn)壓電路采用LM317集成穩(wěn)壓芯片，其還包括輸入電容、輸出電容、調(diào)壓電阻，所述驅(qū)動電路包括單片機構(gòu)成的控制單元、所述諧振電路為LC并聯(lián)諧振電路。
[0022]所述二次側(cè)電路還包括:諧振電路、MOS開關(guān)管構(gòu)成的開關(guān)電路、降壓穩(wěn)壓電路、驅(qū)動電路，所述降壓穩(wěn)壓電路用于使二次側(cè)輸出的電壓能夠滿足負載的電壓要求，所述驅(qū)動電路包括單片機構(gòu)成的控制單元。
[0023]所述第一識別模塊還連接指示器和蜂鳴器模塊，蜂鳴器具有三種報警聲音。
[0024]本發(fā)明的有益效果是:通過無線充電系統(tǒng)硬件電路的優(yōu)化使得電路結(jié)構(gòu)更加合理完善，在一次側(cè)和二次側(cè)均設(shè)置補償模塊充分提高電路的電能質(zhì)量，使得電能質(zhì)量雙側(cè)呼應(yīng)，有效降低諧波影響;通過設(shè)置一次側(cè)和二次側(cè)的識別模塊，能夠有效監(jiān)控磁耦合線圈的工作狀態(tài)，并根據(jù)監(jiān)控的狀態(tài)信息實時作出電路調(diào)節(jié)，有效提高了電路的效率、安全性、可靠性。
【附圖說明】
[0025]為了更清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它附圖。
[0026]圖1為本申請的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0027]圖2為本申請一次側(cè)電路的穩(wěn)壓電路的電路拓撲。
【具體實施方式】
[0028]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0029]一種采用電流控制方式的無線充電系統(tǒng)，包括:
[0030]輸入模塊，具有輸入端口和開關(guān)器件，用于從換流站的交流母線獲取工頻的交流電源；
[0031]第一整流模塊，采用功率開關(guān)器件，用于將輸入模塊輸入的交流電源整流為直流電源，并將該直流電源的輸出電壓控制在額定電壓等級；
[0032]第一變換模塊，用于將第一整流模塊輸出的額定電壓等級的直流電源變換為高頻交流電源；
[0033]初級補償模塊，用于完成初級線圈側(cè)的無功補償，其在第一變換模塊的輸出端串聯(lián)電感以及并聯(lián)電容；
[0034]—次側(cè)耦合線圈，當(dāng)經(jīng)過初級補償模塊補償?shù)慕涣麟娫摧斎霑r，在一次側(cè)耦合線圈產(chǎn)生自磁通和自磁鏈，并產(chǎn)生自感電壓；
[0035]第一識別模塊，取樣一次側(cè)耦合線圈的電壓大小變化并反饋給控制模塊，其包括電壓傳感器、電流傳感器、溫度傳感器；
[0036]控制模塊，用于接收無線充電系統(tǒng)的電路狀態(tài)信息，并根據(jù)狀態(tài)信息進行判斷和發(fā)出控制指令，所述電路狀態(tài)信息包括電壓信號、電流信號、溫度信號。
[0037]所述電流控制方式的無線充電系統(tǒng)還包括:
[0038]次級補償模塊，用于次級線圈側(cè)的無功補償，其在第一變換模塊的輸出端串聯(lián)電感以及并聯(lián)電容；
[0039]二次側(cè)耦合線圈，用于耦合一次級側(cè)線圈產(chǎn)生的電磁場并進而轉(zhuǎn)換成電能，其輸出端連接次級補償模塊的輸入端；
[0040]第二整流模塊，采用功率開關(guān)器件，用于將次級補償模塊輸出的交流電源整流為直流電源，并將該直流電源的輸出電壓控制在額定電壓等級；
[0041]第二識別模塊，取樣次級側(cè)線圈的電壓大小變化并反饋給控制模塊，其包括電壓傳感器、電流傳感器、溫度傳感器。
[0042]負載模塊，具有輸入端口和開關(guān)器件，用于消耗第二整流模塊輸出的直流電能。
[0043]所述輸入模塊、第一整流模塊、第一變換模塊、初級補償模塊、一次側(cè)耦合線圈、第一識別模塊組成一次側(cè)電路。
[0044]所述次級補償模塊、二次級側(cè)耦合線圈、第二整流模塊、第二識別模塊組成二次側(cè)電路。
[0045]第一識別模塊和第二識別模塊均連接無線充電系統(tǒng)的控制模塊。
[0046]所述一次側(cè)電路還包括:開關(guān)電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路、驅(qū)動電路、諧振電路，所述濾波電路包括至少一個電容、所述穩(wěn)壓電路至少包括齊納二極管、三極管、電阻，所述穩(wěn)壓電路采用LM317集成穩(wěn)壓芯片，其還包括輸入電容、輸出電容、調(diào)壓電阻，所述驅(qū)動電路包括單片機構(gòu)成的控制單元、所述諧振電路為LC并聯(lián)諧振電路。
[0047]所述二次側(cè)電路還包括:諧振電路、MOS開關(guān)管構(gòu)成的開關(guān)電路、降壓穩(wěn)壓電路、驅(qū)動電路，所述降壓穩(wěn)壓電路用于使二次側(cè)輸出的電壓能夠滿足負載的電壓要求，所述驅(qū)動電路包括單片機構(gòu)成的控制單元。
[0048]所述第一識別模塊還連接指示器和蜂鳴器模塊，蜂鳴器具有三種報警聲音。
[0049]以上所揭露的僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本發(fā)明的權(quán)利范圍，依據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。
【主權(quán)項】
1.采用電流控制方式的無線充電系統(tǒng)，其特征在于，包括: 輸入模塊，具有輸入端口和開關(guān)器件，用于從換流站的交流母線獲取工頻的交流電源；第一整流模塊，采用功率開關(guān)器件，用于將輸入模塊輸入的交流電源整流為直流電源，并將該直流電源的輸出電壓控制在額定電壓等級； 第一變換模塊，用于將第一整流模塊輸出的額定電壓等級的直流電源變換為高頻交流電源； 初級補償模塊，用于完成初級線圈側(cè)的無功補償，其在第一變換模塊的輸出端串聯(lián)電感以及并聯(lián)電容； 一次側(cè)耦合線圈，當(dāng)經(jīng)過初級補償模塊補償?shù)慕涣麟娫摧斎霑r，在一次側(cè)耦合線圈產(chǎn)生自磁通和自磁鏈，并產(chǎn)生自感電壓； 第一識別模塊，取樣一次側(cè)耦合線圈的電壓大小變化并反饋給控制模塊，其包括電壓傳感器、電流傳感器、溫度傳感器;所述第一識別模塊還連接指示器和蜂鳴器模塊，蜂鳴器具有三種報警聲音； 控制模塊，用于接收無線充電系統(tǒng)的電路狀態(tài)信息，并根據(jù)狀態(tài)信息進行判斷和發(fā)出控制指令，所述電路狀態(tài)信息包括電壓信號、電流信號、溫度信號。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用電流控制方式的無線充電系統(tǒng)，其特征在于，所述電流控制方式的無線充電系統(tǒng)還包括: 次級補償模塊，用于次級線圈側(cè)的無功補償，其在第一變換模塊的輸出端串聯(lián)電感以及并聯(lián)電容； 二次側(cè)耦合線圈，用于耦合一次級側(cè)線圈產(chǎn)生的電磁場并進而轉(zhuǎn)換成電能，其輸出端連接次級補償模塊的輸入端； 第二整流模塊，采用功率開關(guān)器件，用于將次級補償模塊輸出的交流電源整流為直流電源，并將該直流電源的輸出電壓控制在額定電壓等級； 第二識別模塊，取樣次級側(cè)線圈的電壓大小變化并反饋給控制模塊，其包括電壓傳感器、電流傳感器、溫度傳感器； 負載模塊，具有輸入端口和開關(guān)器件，用于消耗第二整流模塊輸出的直流電能； 所述第二識別模塊還連接指示器和蜂鳴器模塊，蜂鳴器具有三種報警聲音。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用電流控制方式的無線充電系統(tǒng)，其特征在于，所述輸入模塊、第一整流模塊、第一變換模塊、初級補償模塊、一次側(cè)耦合線圈、第一識別模塊組成一次側(cè)電路;所述次級補償模塊、二次級側(cè)耦合線圈、第二整流模塊、第二識別模塊組成二次側(cè)電路。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的采用電流控制方式的無線充電系統(tǒng)，其特征在于，第一識別模塊和第二識別模塊均連接無線充電系統(tǒng)的控制模塊。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的采用電流控制方式的無線充電系統(tǒng)，其特征在于，所述一次側(cè)電路還包括:開關(guān)電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路、驅(qū)動電路、諧振電路，所述濾波電路包括至少一個電容、所述穩(wěn)壓電路至少包括齊納二極管、三極管、電阻，所述穩(wěn)壓電路采用LM317集成穩(wěn)壓芯片，其還包括輸入電容、輸出電容、調(diào)壓電阻，所述驅(qū)動電路包括單片機構(gòu)成的控制單元、所述諧振電路為LC并聯(lián)諧振電路。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的采用電流控制方式的無線充電系統(tǒng)，其特征在于，所述二次側(cè)電路還包括:諧振電路、MOS開關(guān)管構(gòu)成的開關(guān)電路、降壓穩(wěn)壓電路、驅(qū)動電路，所述降壓穩(wěn)壓電路用于使二次側(cè)輸出的電壓能夠滿足負載的電壓要求，所述驅(qū)動電路包括單片機構(gòu)成的控制單元。
【文檔編號】H02J7/02GK106059021SQ201610462552
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月23日
【發(fā)明人】鄧星藝
【申請人】鄧星藝