CN101277069A - 感应电力系统 - Google Patents

感应电力系统 Download PDF

Info

Publication number
CN101277069A
CN101277069A CNA2007100895543A CN200710089554A CN101277069A CN 101277069 A CN101277069 A CN 101277069A CN A2007100895543 A CNA2007100895543 A CN A2007100895543A CN 200710089554 A CN200710089554 A CN 200710089554A CN 101277069 A CN101277069 A CN 101277069A
Authority
CN
China
Prior art keywords
inductance
induction
power
load
order
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2007100895543A
Other languages
English (en)
Other versions
CN100576711C (zh
Inventor
王垂森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Amidof Tech Co Ltd
Original Assignee
Amidof Tech Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Amidof Tech Co Ltd filed Critical Amidof Tech Co Ltd
Priority to CN200710089554A priority Critical patent/CN100576711C/zh
Priority to US12/531,190 priority patent/US8094467B2/en
Priority to PCT/CN2007/003734 priority patent/WO2008119218A1/zh
Publication of CN101277069A publication Critical patent/CN101277069A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100576711C publication Critical patent/CN100576711C/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33576—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/40—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting or receiving devices
    • H02J50/402—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting or receiving devices the two or more transmitting or the two or more receiving devices being integrated in the same unit, e.g. power mats with several coils or antennas with several sub-antennas

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本发明涉及一种感应电力系统，用来连接并驱动一负载，包含有一次侧电路及二次侧电路。该一次侧电路具有一主电感，用以产生电流感应磁场。该二次侧电路具有一感应起电部及一电力配置部。该感应起电部具有相互串联的第一电感及第二电感，并相邻于主电感，用以产生感应交流电。该电力配置部，具有一第一电容、一第二电容以及一开关装置。其中第一电容与第一电感串联并产生串联共振，从而提供一控制电力；第二电容与第一、第二电感及第一电容电性并联并产生并联共振，从而提供一负载电力，当开关装置被打开时，提供负载电力至负载。

Description

感应电力系统
技术领域
本发明涉及一种感应电力系统，特别是一种高供电效率的感应电力系统。
背景技术
非接触的感应电力系统(Inductively Coupled Power Transfer；ICPT)，是用以有效率地将具有稳定电源的一次侧电路的能量，通过磁场感应，传递至相距一定距离且非接触的二次侧电路中，此技术已得到了广泛的应用，如应用于电子车辆、手机、一般可携式电子装置及人工心脏起搏器(Medical Implants)中所需要使用的非接触式充电电池、或应用于物料搬运设备与系统(MaterialHandling System)及公共运输系统(Public Transportation System)中，它具有良好的安全性、可靠性以及可长时间使用和容易维修等优点。
在现有的感应电力系统的技术中，电力提供的效率一直是期待被提升及突破的一项议题，但是，在现有的感应电力系统设备中，其二次侧电路通常只提供有一组电力，用以驱动系统的负载，为了节省电力，往往无法提供系统待命的功能，这就使得系统会因开关而造成时间上的浪费，但若是一直维持系统在待命状态以便随时使用，则又会造成系统电力上的浪费。
同时，在现有的感应电力系统的技术中，提高工作频率、缩小系统设备的体积及降低生产制造成本一直是期待被提升及突破的另一项议题，但是，这却因为其一次侧电路的电流切换所产生的电力耗损而又受到了限制。
因此，人们迫切的需要一种可以提高电力供应效率、提供系统待命功能、降低电流切换耗损、提高系统工作频率及降低制造成本的感应电力系统。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种具有高供电效率的感应电力系统，以提高电力供应效率、提供系统待命功能、降低电流切换耗损、提高系统工作频率及降低制造成本。
为了实现上述目的，本发明公开了一种感应电力系统，用以连接并驱动一负载，其包含有一次侧电路及二次侧电路。其中，该一次侧电路包含有至少一主电感，用以产生一电流感应磁场。该二次侧电路，包括有一感应起电部及一电力配置部。该感应起电部，包含一第一电感及一第二电感，且该第一电感与该第二电感相互电性串联，该感应起电部相邻于一次侧电路，用以产生感应交流电。该电力配置部，包含有一第一电容、一第二电容以及一开关装置。该第一电容与该第一电感电性串联，且该第一电容值与该第一电感值相互匹配，以产生串联共振而提供一控制电力；该第二电容与该第一电容、该第一电感及该第二电感电性并联，且该第二电容值与该第二电感值相互匹配，以产生并联共振而提供一负载电力；该开关装置与该第二电感电性串联，当该开关装置被导通时，该电力配置部提供负载电力至负载，当该开关装置被切断时，则停止提供负载电力。
为了更好地实现上述目的，本发明还公开了另一种感应电力系统，用以连接并驱动一负载，其包含有一次侧电路及二次侧电路。其中，该一次侧电路，包含有至少一主电感，用以产生一电流感应磁场；该二次侧电路，包含有多个感应起电部、多个电力配置部及一控制单元。其中，该多个感应起电部，均相邻于该一次侧电路中的主电感，且在各感应起电部中，均包含有至少一相互电性串联的电感，用以产生多组感应交流电。而该多个电力配置部中，各电力配置部与各感应起电部一一相连，用以将该感应交流电转换成直流电力。该控制单元用以接受各电力配置部所汇集的直流电力，且该控制单元电性连接于负载，用以控制并驱动负载。
此外，本发明还公开了一种二次侧电路，它应用于具有一次侧电路的感应电力系统，该一次侧电路具有至少一主电感，并提供一交流电源至该一次侧电路的该主电感，从而使与该主电感相邻的该二次侧电路产生一感应交流电，该二次侧电路用以连接并驱动一负载，其包括有一感应起电部、一电力配置部以及一第一控制单元。其中，该感应起电部包含一第一电感及一第二电感，且该第一电感与该第二电感相互电性串联，该感应起电部相邻于一次侧电路，用以产生感应交流电。该电力配置部，包含有一第一电容、一第二电容、一变压整流单元以及一开关装置。其中，该第一电容与该第一电感电性串联，且该第一电容值与该第一电感值相互匹配以产生串联共振，从而提供一控制电力；该第二电容与该第一电容、该第一电感及该第二电感电性并联，且该第二电容值与该第二电感值相互匹配以产生并联共振，从而提供一负载电力；该变压整流单元的一侧与该第一电容及该第一电感形成一回路，可使控制电力转换成一直流控制电力；该开关装置与该第二电感电性串联，当该开关装置被导通时，该电力配置部提供一负载电力至负载，而当该开关装置被切断时，则停止提供该负载电力。该第一控制单元，分别电性连接至该电力配置部、负载及该开关装置，用以接受直流控制电力，且该第一控制单元可选择性地控制开关装置导通及切断。
本发明还公开了一种一次侧电路，其包含有至少一主电感，用以产生一电流感应磁场，从而使与主电感相邻的二次侧电路产生一感应交流电；同时，其包含有一反向换流单元、一匹配电感及一主电容，其中，该反向换流单元、该匹配电感、该主电容及该主电感相互匹配，以使该反向换流单元输出一不连续电流。该反向换流单元包含有多个切换开关及一具有一固定工作频率的驱动控制单元，且该驱动控制单元在该反向换流单元输出的不连续电流为零时，或在此不连续电流通过切换开关的反向二极管时，驱动切换开关，以减少因切换电流而产生的电能粍损。
本发明的功效在于，在所提出的感应电力系统中，利用其内部二次侧电路中，同时将多个电感与电容相互串联及并联，使系统可同时提供两组电力，其中，一组为负载电力，用以提供负载所需的电力，另一组则为控制电力，此为一小电力，用以提供维持系统待命及致能负载电力所需的电力，借此，可以降低系统电力的浪费及多余的耗损，从而达到有效运用的效果。
本发明的另一功效在于，所提出的二次侧电路，具有多个感应起电部及电力配置部，用以汇集多组负载电力，从而提供更大的电力至负载；实际上，本发明形成了多个小功率输出的二次侧电路，在对它们加以并联后，即可形成一个大功率输出的二次侧电路；因此，本发明所提出的二次侧电路中，可以仅使用一般规格的零件以形成上述电路，而不需要使用能够承受大功率的特殊规格零件，这样，不仅节省了零件，整体输出功率也较佳。本发明的感应电力系统可实际提供的系统总输出功率为现有技术的三倍以上，从而使得电力提供的效率得到了有效的提升。
本发明的另一功效在于，所提出的一次侧电路具有固定的工作频率，且其内部反向换流单元可输出一不连续电流，从而有效的降低因切换电流而产生的电能粍损。因此，可实际提高感应电力系统的工作频率、缩小系统设备的体积及降低其生产制造的成本。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为本发明第一实施例的感应电力系统的架构图；
图2A为现有技术中电感-电容(LC)并联共振电路图；
图2B为本发明的电感-电容(LC)串并联共振电路图；
图3A为本发明第二实施例的感应电力系统的架构图；
图3B为本发明第三实施例的感应电力系统的架构图；
图4为本发明第四实施例的感应电力系统的架构图；
图5为本发明第五实施例的感应电力系统的架构图；
图6A为本发明第一实施例的端电压变化示意图；
图6B为本发明第四实施例的端电压变化示意图；
图6C为本发明第五实施例的端电压变化示意图。
其中，附图标记：
21-电感
22-电容
100-一次侧电路
110-主电感
120-电源输入端
130-整流电路
140-反向换流单元
141-切换开关
142-驱动控制单元
150-匹配电感
160-主电容
200-二次侧电路
210-感应起电部
211-第一电感
212-第二电感
213-第三电感
220-电力配置部
221-第一电容
222-第二电容
223-第三电容
225-开关装置
226-变压整流单元
2261-变压器
2262-整流二极管
2263-电容器
228-交流/直流变流器
240-控制单元
241-第一控制单元
242-第二控制单元
300-负载
I1-第一固定电流
I2-第二固定电流
ICA-交流控制电力
ICD-直流控制电力
ILA-交流负载电力
ILD-直流负载电力
L-长度
Vac、Vcb、Vbd、Vcd、Veb、Vae、Vaf、Vfg、Vge-端电压
Vab-固定端电压
具体实施方式
以下配合实施例对本发明进行详细说明。
首先，请参阅图1，此为本发明第一实施例的感应电力系统的架构图。本发明第一实施例的感应电力系统，包含有一次侧电路100及二次侧电路200，用以连接并驱动一负载(Load)300。其中一次侧电路100至少具有一主电感110，用以产生一电流感应磁场。
二次侧电路200，包含有一感应起电部210、一电力配置部220及一第一控制单元241。其中，感应起电部210相邻于一次侧电路100的主电感110，且感应起电部210由一第一电感211及一第二电感212所组成，该第一电感211与该第二电感212相互电性串联，由于该第一及该第二电感211、212位于一次侧电路100的主电感110所产生的电流感应磁场范围中，因而产生相应的感应交流电。
电力配置部220，包含有一第一电容221、一第二电容222、一开关装置225、一交流/直流变流器(AC/DC Converter)228、一第二控制单元242及一变压整流单元226。其中，第一电容221与第一电感211电性串联，且第一电容值与第一电感值相互匹配，从而产生串联共振，当该第一电容221与该第一电感211共振时，会使得两组件内部的阻抗(Impedance)相互抵消，从而有助于减少电力耗损及有效的提供电力。
同时，第二电容222与第一电感211、第二电感212及第一电容221相互并联，且第二电容值与第二电感值相互匹配而产生并联共振，由于第一电容221与第一电感211产生的共振抵消了各自的内阻抗，因此，该第二电容222只需用以与第二电感212产生共振，从而使得该第二电容222与该第二电感212的内部阻抗相互抵消，同样的，这有助于减少电力耗损及有效的提供电力。
电力配置部220还具有一变压整流单元226，该变压整流单元226包含有一变压器2261、多个整流二极管2262及一电容器2263，其中变压器2261的一侧与第一电感211及第一电容221形成一回路，使得由第一电感211产生的感应交流电，在第一电感211及第一电容221所形成的电感-电容(LC)共振电路中传递，从而提供一交流控制电力(ICA)，该交流控制电力(ICA)传送至变压器2261后，由变压器2261提供电路隔离及电压调整的作用，并通过整流二极管2262及电容器2263达到整流及稳压的效果，从而转换成一直流控制电力(ICD)，该直流控制电力(ICD)可传送并提供给第一控制单元241及第二控制单元242。
此外，由于第二电容222与第一电容221、第一电感211及第二电感212相并联，且第二电容222与第二电感212产生并联共振，因此，使得第一电感211及第二电感212串联所产生的感应交流电，在第一电感211、第二电感212、第一电容221及第二电容222所形成的电感-电容(LC)共振电路中传递，从而提供一交流负载电力(ILA)，而交流/直流变流器228，在接收所提供的交流负载电力(ILA)后，将其转换成一直流负载电力(ILD)，用以驱动并供给负载300所需的电力。
该电力配置部220还具有一开关装置225，该开关装置225与第二电感212相串联，因此，如图1所示，开关装置225的串接方式并不会影响第一电感211与第一电容221所形成的回路的运作，即不影响控制电力(交流控制电力ICA及直流控制电力ICD可统称为控制电力)的输出与否。但是却会影响负载电力(交流负载电力ILA及直流负载电力ILD可统称为负载电力)的输出与否，当开关装置225被导通时，可由电力配置部220提供负载电力而加以驱动负载300，而当开关装置225被切断时，则停止提供负载电力至负载300。
该二次侧电路200还具有第一控制单元241及第二控制单元242，其中，该第一控制单元241，用以接受电力配置部220所提供的直流控制电力(ICD)，同时，其除了电性连接于开关装置225，以控制负载电力的输出与否外，还电性连接于负载300，因此，在开关装置225被导通后，直流控制电力(ICD)可与负载电力共同驱动并控制负载300。而该第二控制单元242，同样的，接受电力配置部220所提供的直流控制电力(ICD)，并且电性连接至交流/直流变流器228，以控制直流负载电力(ILD)。
综上所述，二次侧电路200，可通过电力配置部220，将感应起电部210所产生的感应交流电分配成两组电力，它们分别为控制电力及负载电力，其中，负载电力具有系统的主电力，用以供给负载300所需的电力，控制电力具有较小的电力，用以供给第一及第二控制单元241、242控制系统所用。当处于系统待命状态时，可利用第一控制单元241控制开关装置225切断连接，以节省系统主电力的耗损，此时，只需提供较小的控制电力给第一控制单元241，以维持待命状态的运作，从而为随时导通开关装置225做好准备，进而减少电力的耗损。
该一次侧电路100，除具有一主电感110外，还包含有一电源输入端120、一整流电路130、一反向换流单元140、一匹配电感150及一主电容160。该电源输入端120用以接受一外部交流电源，如110V、220V或380V交流电源。当外部交流电源输入至一次侧电路100后，则传送至整流电路130，该整流电路130利用其内部的整流二极管及电容，进行整流及稳压，并将交流电源转换成一直流电源，而后，将该直流电源输入至反向换流单元140，该反向换流单元140，由多个切换开关141，及一具有一固定工作频率的驱动控制单元142所组成，用以改变及调整所输入的直流电源的频率，进而产生一高频率的交流电源。在本实施例中，交流电源被控制为一方波交流电源，该方波交流电源被输入至匹配电感150后，又流通至主电容160及主电感110，其中，主电容160及主电感110相互电性并联，而主电容160的电容值与主电感110的电感值相互匹配，以产生并联共振，从而提供一正弦波交流电源，该主电感110，由于所流通的正弦波交流电源，而产生相应的电流感应磁场，从而致能二次侧电路200。同时，匹配电感150的电感值与该方波交流电源及正弦波交流电源相互匹配，从而使得反向换流单元140输出一不连续电流。该驱动控制单元142，用以测量电源输入端120的输入功率，从而调整与其相对应的工作周期(DutyCycle)，使切换开关141，在不连续电流为零时，或在不连续电流通过切换开关141的反向二极管时，产生切换动作，以减少因切换电流而产生的电能粍损。
接着，请参阅图2A，在现有技术中，当电感21与电容22相互并联而产生共振时，其相对应的等效电路，如同一用以输出一第一固定电流(I1)的固定电流源，而其第一固定电流值(I1)与电感21的长度L成反比，因此，电感21越长则得到越小的第一固定电流(I1)，电感21越短则得到越大的第一固定电流(I1)。
而后，请参阅图2B，在本发明中，将电感区分为第一电感211及第二电感212，在本实施例中，第二电感212的长度为1/3L，第一电感211的长度为2/3L，其中，第一电感211与第一电容221串联，而第一电感211、第二电感212及第一电容221与第二电容222相并联，由于第一电感211与第一电容221串联并产生共振，使得第一电感211及第一电容221的内阻抗相互抵消，因此，其对应的等效电路如同仅有第二电感212与第二电容222相并联。同时，由于第二电感212与第二电容222相并联，因此，如同另一用以输出第二固定电流(I2)的固定电流源，此第二固定电流值(I2)与第二电感212的长度L2成反比。由于第二电感212之长度L2仅为1/3L，因此，在本发明中，电感-电容(LC)共振电路中所产生之第二固定电流(I2)为现有技术中的第一固定电流(I1)的三倍。因此，其电力总输出功率亦为现有技术的三倍大。
当然，本发明所提出感应电力系统可提供的电力总输出功率，并不仅限定在现有技术的三倍大，它可以通过调整第一电感211及第二电感212的长度比例而决定其放大比例，例如，在上述电路中，若第二电感212的长度L2为1/5L，则其电力总输出功率可为现有技术的五倍大。
请参阅图3A，此为本发明第二实施例的感应电力系统的架构图。本发明第二实施例的感应电力系统的二次侧电路200，包含有多个感应起电部210及多个电力配置部220，该多个感应起电部210均相邻于一次侧电路100的主电感110，且各电力配置部220将与之相对应的感应起电部210所产生的感应交流电整流并转换成直流电力，而后传送并汇集至控制单元240，并通过控制单元240驱动及供给负载300所需的电力。
请参阅图3B，此为本发明第三实施例的感应电力系统的架构图。本发明第三实施例的感应电力系统的主要架构与第二实施例相似。即，本发明第三实施例的感应电力系统的二次侧电路200，也包含有多个感应起电部210及多个电力配置部220，且该多个感应起电部210均相邻于一次侧电路100的主电感110。在本实施例中，每一感应起电部210及电力配置部220的内部结构与第一实施例相同。即，各感应起电部210包含有第一电感211及第二电感212，且感应起电部所产生的感应交流电如同第一实施例，可分别被整流并配置成一直流控制电力(ICD)及直流负载电力(ILD)。其中，各电力配置部220所产生的直流控制电力(ICD)均传递并汇集至控制单元240，而各电力配置部220所产生的直流负载电力(ILD)均传递并汇集至负载300，以驱动并供给负载300所需的电力。此外，控制单元240可分别控制各电力配置部220中的开关装置(图未示)的导通或切断，从而分别控制各电力配置部220的负载电力(IL)的输出与否。
请参阅图4，此为本发明第四实施例的感应电力系统的架构图。本发明第四实施例的感应电力系统与第一实施例相似，其主要差异在于第四实施例中，第一电容221位于第一电感211与第二电感212之中间，且如同第一实施例彼此依序相互电性串联。
请参阅图5，此为本发明第五实施例的感应电力系统的架构图。本发明第五实施例的感应电力系统与第一实施例相似，其主要差异在于第五实施例中，二次侧电路200还包含有一第三电感213，且其与第一电感211相同，同时，还包含一第三电容223，且其与第一电容221相同。其中第一电感211、第一电容221、第三电感213及第三电容223依序相互电性串联，且与变压器2261的一侧形成一回路。
其中，该第一电感值及该第三电感值需分别与该第一电容值及该第三电容值相匹配，以使上述组件产生串联共振，同时，如同第一实施例，该第一电感211及该第三电感213所产生的感应交流电可形成一控制电力，以供第一及第二控制单元241、242所使用。
请参阅图1、图4、图5、图6A、图6B及图6C，在第一实施例中，在第一电感211及第一电容221所形成的回路中，第一电感211与第一电容221由于产生共振效应，使得第一电容221的两端端电压(Vac)与第一电感211的两端端电压(Vcb)均具有较大电压值，而第一电感211的两端端电压(Vcb)则又包含有两个部份，第一部份为与第一电容221共振的端电压，且其大小相同但相位相反而相互抵消，而第二部份则为一次侧电路100的主电感110所致能的感应起电电压，且其为一固定端电压(Vab)。其中，第一实施例中端电压向量的计算式如下：
Vac＝Va-Vc
Vcb＝Vc-Vb
Vab＝Va-Vb＝Vac+Vcb
Vbd＝Vb-Vd＝0.5Vcb
Vcd＝Vc-Vd＝Vcb+Vbd
在第四实施例中，每一组件两端端电压与第一实施例相同，然而，由于第四实施例中，第一电容221位于第一电感211与第二电感212之中间，使得累积端电压(Vcd)具有相对于第一实施例较小的电压值，且亦产生一相同的固定端电压(Vab)。在第四实施例中端电压向量的计算式如下：
Vae＝Va-Ve
Veb＝Ve-Vb
Vab＝Va-Vb＝Vae+Veb
Vbd＝Vb-Vd＝0.5Vae
Vcd＝Vc-Vd＝Vab+Vbd
在第五实施例中，由于第一电感211及第三电感213分别与第一电容221及第三电容223产生共振效应，因此，每一组件两端端电压Vaf、Vfg、Vge、Veb，只具有相对于第一实施例二分之一的较小的电压值，且亦产生一相同的固定端电压(Vab)。在第五实施例中端电压向量的计算式如下：
Vaf＝Va-Vf
Vfg＝Vf-Vg
Vge＝Vg-Ve
Veb＝Ve-Vb
Vab＝Va-Vb＝Vaf+Vfg+Vge+Veb
Vbd＝Vb-Vd＝Vaf＝Vge
Vcd＝Vc-Vd＝Vab+Vbd
当然，二次侧电路的串联共振的电感及电容组件的两端端电压的降低，并不仅限定于为第一实施例的二分之一，可以通过调整串联共振的电感及电容组件的个数而决定其降低比例，例如，在上述电路中，若再增加一个同等电感及一个同等电容，使其拥有三个同等电感及三个同等电容，依【电感-电容-电感-电容-电感-电容】的顺序相互电性串联，且其电感值及电容值依序相互匹配，以产生串联共振，则其各组件两端端电压可降低为第一实施例的三分之一。
由此可知，本发明第五实施例中的二次侧电路，可以避免在电感-电容(LC)共振电路中，因相互共振而产生瞬时高电压，从而造成组件的损害或因需要使用较高规格的电感或电容组件而增加成本的现象，并且可以使感应电力系统避免在不同国家使用时，因受其电压规范或最高电压限制，而必须通过许多使用上的安全认证的情况。
本发明的功效在于，在所提出的感应电力系统中，由于在其内部的二次侧电路中，将多个电感与电容相互串联及并联，从而使系统可提供两组电力，一组为负载电力，为主电力，用以提供负载所需的电力，另一组为控制电力，为一小电力，用以提供维持系统待命及致能负载电力所需的电力，因此，可以降低系统电力的浪费及多余的耗损，从而达到有效运用的效果。同时，本发明还提出了具有多个感应起电部及电力配置部的二次侧电路，它可以汇集多组负载电力，从而提供更大的电力至负载，同时，本发明的感应电力系统可实际提供系统的总输出功率至现有技术的三倍以上，使得电力提供效率得到有效的提升。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1. 一种感应电力系统，用以连接并加以驱动一负载，其特征在于，包含有：
一次侧电路，其包含有至少一主电感，用以产生一电流感应磁场；
二次侧电路，包含有：
一感应起电部，包含有一第一电感及一第二电感，且该第一电感与该第二电感相互电性串联，该感应起电部相邻于该一次侧电路，用以产生感应交流电；
一电力配置部，包含有：
一第一电容，该第一电容与该第一电感电性串联，且该第一电容值与该第一电感值相互匹配，以产生串联共振，从而提供一控制电力；
一第二电容，该第二电容与该第一电容、该第一电感及该第二电感电性并联，且该第二电容值与该第二电感值相互匹配，以产生并联共振，从而提供一负载电力；
一开关装置，与该第二电感电性串联，当开关装置被导通时，该电力配置部提供该负载电力至该负载，当该开关装置被连接时，则停止提供该负载电力。
2. 如权利要求1所述的一种感应电力系统，其特征在于，还包含：
一变压整流单元，设置在该电力配置部，且该变压整流单元的一侧与该第一电容及该第一电感形成一回路，使该控制电力转换成一直流控制电力；
一第一控制单元，分别电性连接于该电力配置部、该负载及该开关装置，用以接受该直流控制电力，且该第一控制单元可选择性地控制该开关装置导通及切断。
3. 如权利要求2所述的一种感应电力系统，其特征在于，该电力配置部还包含有一交流/直流变流器及一第二控制单元，该交流/直流变流器用以接受该负载电力，并将该负载电力转变为一直流负载电力，而该第二控制单元则用以接受该直流控制电力，且该第二控制单元用以控制并驱动该交流/直流变流器。
4. 如权利要求1所述的一种感应电力系统，其特征在于，该二次侧电路还包含有一第三电感及一第三电容，而该第一电容、第一电感、第三电容及第三电感依序电性串联，且与该变压整流单元的一侧形成一回路。
5. 一种感应电力系统，用以连接并加以驱动一负载，其特征在于，包含有一次侧电路及二次侧电路，其中该一次侧电路包含有：
一主电感，用以产生一电流感应磁场，以使与该主电感相邻的该二次侧电路的该感应起电部产生感应交流电；
一反向换流器，具有一固定的工作频率，用以接受一直流电源及调整该直流电源的频率、波形及工作周期以产生一交流电源；
一匹配电感，用以使该反向换流器输出一不连续电流；
一主电容，用以与该主电感电性并联，且该主电容值与该主电感值相互匹配，以产生并联共振。
6. 如权利要求5所述的一种感应电力系统，其特征在于，还包含：
一电源输入端，用以输入一交流电源至该一次侧电路；
一整流电路，用以接收该交流电源，并将该交流电源转换成一直流电源。
7. 如权利要求5或6所述的一种感应电力系统，其特征在于，该反向换流器由多个切换开关及一驱动控制单元所组成，且该驱动控制单元用以驱动该数个切换开关及测量该电源输入端的输入功率，以调整其工作周期，使该数个切换开关，在该不连续电流为零时，或在该不连续电流通过该数个切换开关的反向二极管时，产生切换动作。
8. 一种感应电力系统，用以连接并加以驱动一负载，其特征在于，包含有：
一次侧电路，该一次侧电路包含有至少一主电感，用以产生一电流感应磁场；
二次侧电路，该二次侧电路包含有：
多个感应起电部，均相邻于该一次侧电路的该主电感，且在该多个感应起电部中，均包含有至少一相互电性串联的电感，用以产生多组感应交流电；
多个电力配置部，其中，该多个电力配置部与该多个感应起电部一一相连，且用以将该多组感应交流电转换成多组直流电力；
一控制单元，用以接受该多个电力配置部所汇集的该多组直流电力，且该控制单元电性连接于该负载，用以控制并驱动该负载。
9. 如权利要求8所述的一种感应电力系统，其特征在于，该控制单元可分别可选择性地控制该多个电力配置部的直流电力的输出及切断。
10. 如权利要求8所述的一种感应电力系统，其特征在于，该多个感应起电部还分别具有一第一电感及一第二电感，且该第一电感与该第二电感相互电性串联，而该多个电力配置部还包含有：
一第一电容，与该第一电感电性串联，且该第一电容值与该第一电感值相互匹配，以产生串联共振，从而提供一控制电力；
一第二电容，与该第一电感及该第二电感电性并联，且该第二电容值与该第二电感值相互匹配，以产生并联共振，从而提供一负载电力；
一变压整流单元，且该变压整流单元的一侧与该第一电容及该第一电感形成一回路，使该控制电力转换成该直流控制电力；
一开关装置，与该第二电感电性串联，当该开关装置被导通时，该电力配置部提供该负载电力至该负载，当该开关装置被切断时，则停止提供该负载电力。
CN200710089554A 2007-03-29 2007-03-29 感应电力系统 Active CN100576711C (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200710089554A CN100576711C (zh) 2007-03-29 2007-03-29 感应电力系统
US12/531,190 US8094467B2 (en) 2007-03-29 2007-12-21 Induction power system
PCT/CN2007/003734 WO2008119218A1 (fr) 2007-03-29 2007-12-21 Système d'alimentation à induction

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200710089554A CN100576711C (zh) 2007-03-29 2007-03-29 感应电力系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101277069A true CN101277069A (zh) 2008-10-01
CN100576711C CN100576711C (zh) 2009-12-30

Family

ID=39807789

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200710089554A Active CN100576711C (zh) 2007-03-29 2007-03-29 感应电力系统

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8094467B2 (zh)
CN (1) CN100576711C (zh)
WO (1) WO2008119218A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103081275A (zh) * 2010-09-01 2013-05-01 空中客车德国运营有限责任公司 用于无接触电力传输的系统
CN103548231A (zh) * 2011-05-25 2014-01-29 株式会社日立制作所 充电系统
CN111819107A (zh) * 2019-02-01 2020-10-23 绿色电力株式会社 具有无断电多重故障切换功能的无线电力传输装置

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI20086240A (fi) 2008-12-23 2010-06-24 Palodex Group Oy Kuvalevyn lukijalaitteen puhdistusjärjestelmä
FI20086241L (fi) 2008-12-23 2010-06-24 Palodex Group Oy Kuvalevyn lukijalaite
JP5455078B2 (ja) * 2009-06-18 2014-03-26 株式会社ダイフク 無接触給電設備
US20100331733A1 (en) * 2009-06-30 2010-12-30 Orthosensor Sensing device and method for an orthopedic joint
CN102412716B (zh) * 2010-09-25 2016-06-15 Ge医疗系统环球技术有限公司 用于升级包的电源管理装置和升级包
US9542203B2 (en) 2010-12-06 2017-01-10 Microsoft Technology Licensing, Llc Universal dock for context sensitive computing device
US8948382B2 (en) 2010-12-16 2015-02-03 Microsoft Corporation Secure protocol for peer-to-peer network
US9294545B2 (en) 2010-12-16 2016-03-22 Microsoft Technology Licensing, Llc Fast join of peer to peer group with power saving mode
US8971841B2 (en) 2010-12-17 2015-03-03 Microsoft Corporation Operating system supporting cost aware applications
GB2496187A (en) * 2011-11-04 2013-05-08 Bombardier Transp Gmbh Providing a vehicle with electric energy using a receiving device for an alternating electromagnetic field
US9847675B2 (en) * 2011-12-16 2017-12-19 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Power receiving device and power feeding system
JP6501523B2 (ja) * 2012-02-02 2019-04-17 オークランド ユニサービシズ リミテッドＡｕｃｋｌａｎｄ Ｕｎｉｓｅｒｖｉｃｅｓ Ｌｉｍｉｔｅｄ 誘導電力伝達システムのためのｖａｒ制御
US9641223B2 (en) 2012-03-26 2017-05-02 Semiconductor Enegry Laboratory Co., Ltd. Power receiving device and power feeding system
US9692237B2 (en) * 2012-06-28 2017-06-27 Murata Manufacturing Co., Ltd. Electronic medium with IC and system of the same
US10277080B2 (en) * 2014-01-27 2019-04-30 Cummins Inc. Inductive harness coupling and communication for distributed architectures
US20170093172A1 (en) * 2015-09-25 2017-03-30 Qualcomm Incorporated Multiple-axis wireless power receiver
US10266060B2 (en) 2016-02-19 2019-04-23 Ford Global Technologies, Llc SS-L wireless power transfer compensation circuit
US9979239B2 (en) * 2016-03-18 2018-05-22 Global Energy Transmission, Co. Systems and methods for wireless power transferring
KR102154251B1 (ko) * 2016-10-11 2020-09-09 주식회사 아모센스 자기유도 전원 공급 장치
US20200274398A1 (en) * 2018-05-01 2020-08-27 Global Energy Transmission, Co. Systems and methods for wireless power transferring

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4593167A (en) * 1982-08-02 1986-06-03 Nilssen Ole K Electronic microwave oven power supply
JPH03502380A (ja) * 1988-02-04 1991-05-30 マジエラン・コーポレーシヨン・（オーストラリア）・プロプライエタリイ・リミテツド 分路調整器
US4914539A (en) * 1989-03-15 1990-04-03 The Boeing Company Regulator for inductively coupled power distribution system
US5293308A (en) * 1991-03-26 1994-03-08 Auckland Uniservices Limited Inductive power distribution system
CN1052287C (zh) 1994-01-06 2000-05-10 钱锟 阻攀阻燃落水管
US5702431A (en) * 1995-06-07 1997-12-30 Sulzer Intermedics Inc. Enhanced transcutaneous recharging system for battery powered implantable medical device
CN1105414C (zh) * 1997-02-03 2003-04-09 索尼公司 电能传送装置和电能传送方法
ATE346415T1 (de) * 1997-08-08 2006-12-15 Jurgen G Meins Verfahren und vorrichtung zur kontaktlosen stromversorgung
JP3465075B2 (ja) * 1998-12-02 2003-11-10 株式会社椿本チエイン 非接触給電装置
NZ337716A (en) * 1999-09-09 2002-10-25 Auckland Uniservices Ltd Series resonant inductive pickup where power can be regulated by time-regulated opening and closing a switch
DE10131905B4 (de) * 2001-07-04 2005-05-19 Wampfler Aktiengesellschaft Vorrichtung zur induktiven Übertragung elektrischer Energie
NZ526109A (en) * 2003-05-26 2006-09-29 Auckland Uniservices Ltd Parallel-tuned pick-up system with multiple voltage outputs
JP4192775B2 (ja) * 2003-12-05 2008-12-10 株式会社ダイフク 無接触給電設備
KR20060076796A (ko) * 2004-12-29 2006-07-05 한국전기연구원 비접촉 전원 공급 장치
WO2006115196A1 (ja) * 2005-04-22 2006-11-02 Daifuku Co., Ltd. 無接触給電設備の２次側受電回路

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103081275A (zh) * 2010-09-01 2013-05-01 空中客车德国运营有限责任公司 用于无接触电力传输的系统
CN103081275B (zh) * 2010-09-01 2015-06-17 空中客车德国运营有限责任公司 用于无接触电力传输的系统
CN103548231A (zh) * 2011-05-25 2014-01-29 株式会社日立制作所 充电系统
US9231424B2 (en) 2011-05-25 2016-01-05 Hitachi, Ltd. Charging system
CN103548231B (zh) * 2011-05-25 2016-12-28 株式会社日立制作所 充电系统
CN111819107A (zh) * 2019-02-01 2020-10-23 绿色电力株式会社 具有无断电多重故障切换功能的无线电力传输装置

Also Published As

Publication number Publication date
US8094467B2 (en) 2012-01-10
WO2008119218A1 (fr) 2008-10-09
US20100097830A1 (en) 2010-04-22
CN100576711C (zh) 2009-12-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100576711C (zh) 感应电力系统
Li et al. Dual-phase-shift control scheme with current-stress and efficiency optimization for wireless power transfer systems
US10270289B2 (en) Polyphase inductive power transfer system with individual control of phases
WO2013076936A1 (ja) 発電システムおよび無線電力伝送システム
Wang et al. Review, analysis, and design of four basic CPT topologies and the application of high-order compensation networks
CN104079079A (zh) 谐振型非接触供电装置、集成电路和恒压控制方法
CN1653670A (zh) 非接触式能量传递的单级电压转换器
WO2009062438A1 (en) Planar battery charging system
US20170047768A1 (en) Transmission system, method for inductively charging an electrically driven vehicle, and vehicle assembly
CN104782023A (zh) 使用具有差模电感器耦接的ups模块的ups系统与方法
US9472957B2 (en) Non-contact transformer system
Salem et al. A review of an inductive power transfer system for EV battery charger
Lian et al. An LCLC-LC-compensated capacitive power transferred battery charger with near-unity power factor and configurable charging profile
CN101753040B (zh) 电力适配器
Bac et al. A matrix converter based Inductive Power Transfer system
Yang et al. An LCC-SP compensated inductive power transfer system and design considerations for enhancing misalignment tolerance
CN110771006A (zh) 用于主动地产生无功功率并将其施加到感性传输系统中的设备和方法
Hasanzadeh et al. Resonance based contactless energy transfer
Nguyen et al. A modified cascaded multilevel converter topology for high power bidirectional inductive power transfer systems with the reduction of switching devices and power losses
CN101621257A (zh) 一种电能量双向流动装置及其电能量双向流动方法
US20220231509A1 (en) Vehicle-grid-home power interface
Esfahani et al. Modeling and tuning of parameters of a bidirectional wireless power transfer for interfacing evs with the dc smart grids
Wang et al. A Single-Switch WPT Circuit with Inherent CCO-CVO for Battery Charging
US11791739B2 (en) AC-AC converter
Nagashima et al. Inductively coupled wireless power transfer with class-DE power amplifier

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant