CN104124764B - 无线电力传输接收端、系统及接收方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线电力传输接收端、系统及接收方法。无线电力传输接收端包括：依次连接的副边线圈组、整流滤波电路和电路模块；副边线圈组包括至少两个副边线圈；副边线圈组中的各个副边线圈分别与原边线圈产生的电磁场谐振耦合，拾取原边的电磁场能量；整流滤波电路对副边线圈组中的各个副边线圈中产生的感应电流进行整流、滤波，向相对应的电路模块进行供电。通过采用具有多个副边线圈的副边线圈组对电路模块进行供电，从而有效的提高了电磁场能量的利用率，提高了电能传输效率，同时，降低了接收端电路的复杂程度，降低了制作成本。

Description

无线电力传输接收端、系统及接收方法

技术领域

本发明涉及电力传输技术领域，尤其涉及一种无线电力传输接收端、系统及接收方法。

背景技术

传统的电能传输方式大多通过导线或插座将电能传输到终端产品，这种传输方式会带来摩擦，易产生电火花等问题，从而影响电气设备的安全可靠性，无线电能传输技术能使我们摆脱传统的电能传输方式，实现非接触式的新型电能传输。磁耦合谐振式无线电能传输技术利用磁耦合和谐振技术来实现电能的无线传输，具有较远的传输距离和较高的传输效率，相对于电磁波式和电磁感应式无线电能传输技术具有更多的优点，获得了相对广泛的应用。

目前，电能无线传输技术已经应用于家用电器，能够实现数米范围内一定功率的无线传输，替代了原有的“插头+插座”的供电方式，具有整洁、安全、可移动性强的特点，但是随着家用电器技术的发展，家用电器越来越趋于功能细化和节能，如电饭锅需要提供电器控制电路的电源以及给加热电路的电源。

在现有技术中，无线电力传输装置使用单一的原边线圈和单一的副边线圈进行电力传输。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

（1）无线电力传输效率低；

（2）接收端由大量电路组成，造成无线电力传输装置成本高。

发明内容

本发明的目的在于提出一种无线电力传输接收端、方法及电力传输系统，能够解决无线电力传输效率低；接收端由大量电路组成，造成无线电力传输装置成本高的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种无线电力传输接收端，其特征在于，包括：依次连接的副边线圈组、整流滤波电路和电路模块，其中，

副边线圈组包括至少两个副边线圈；

副边线圈组中的各个副边线圈分别与原边线圈产生的电磁场谐振耦合，拾取原边的电磁场能量；并且

整流滤波电路对副边线圈组中的各个副边线圈中产生的感应电流进行整流、滤波，向相对应的电路模块进行供电。

优选地，电路模块包括电器控制电路和电器主电路。

优选地，副边线圈组包括：第一副边线圈和第二副边线圈，其中，

第一副边线圈与电器主电路相对应；

第二副边线圈与电器控制电路相对应。

优选地，整流滤波电路包括：第一整流滤波电路和第二整流滤波电路；

第一整流滤波电路的一端连接第一副边线圈，第一整流滤波电路的另一端连接电器主电路；

第二整流滤波电路的一端连接第二副边线圈，第二整流滤波电路的另一端连接电器控制电路；

优选地，各个副边线圈的匝数与相对应的电路模块的电压和功率成正比。

优选地，电器主电路包括：阻性负载和感性负载。

优选地，还包括：将第二副边线圈中产生的感应电流的电压转换成电器控制电路的电压的LDO模块，其中，

LDO模块一端连接第二整流滤波电路，另一端连接电器控制电路。

一种无线电力传输系统，包括，无线电力传输发射端和如上述任意一项无线电力传输接收端；

一种无线电力传输接收方法，包括：

副边线圈组中的各个副边线圈分别与原边线圈产生的电磁场谐振耦合，拾取原边的电磁场能量；

对副边线圈组中的各个副边线圈中产生的感应电流进行整流、滤波，向相对应的电路模块进行供电。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开的一种无线电力传输接收端、系统及接收方法。无线电力传输接收端包括依次连接的副边线圈组、整流滤波电路和电路模块；副边线圈组中的各个副边线圈分别与由无线电力传输发射端的原边线圈产生的电磁场谐振耦合，拾取原边的电磁场能量；整流滤波电路对副边线圈组中的各个副边线圈中产生的感应电流进行整流、滤波，向相对应的电路模块进行供电。通过采用具有多个副边线圈的副边线圈组对电路模块进行供电，从而有效的利用了发射线圈的电磁场能量，提高了传输效率，同时，降低了接收端电路的复杂程度，降低了制作成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的一种无线电力传输接收端结构示意图；

图2为本发明实施例二提供的一种无线电力传输接收端结构示意图；

图3为本发明实施例三提供的一种无线电力传输发射端结构示意图；

图4为本发明实施例四提供的一种无线电力传输接收方法流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明是基于磁耦合谐振式无线电能传输技术，利用磁耦合和谐振技术来实现电能的无线传输。

实施例一

如图1所示，一种无线电力传输接收端，包括：依次连接的副边线圈组1、整流滤波电路2和电路模块3，其中，

副边线圈组1至少包括两个副边线圈，

副边线圈组1中的各个副边线圈分别与由无线电力传输发射端的原边线圈产生的电磁场谐振耦合，拾取原边的电磁场能量，

整流滤波电路2对副边线圈组1中的各个副边线圈中产生的感应电流进行整流、滤波，向相对应的电路模块3进行供电。

在本发明实施例一中，电路模块3包括：电器主电路31和电器控制电路32。

需要说明的是，电器主电路31为：动力系统的电源电路，例如，电动机等执行机构的三相电源属于电器主电路。电器控制电路32为控制电器主电路的控制回路，例如，电器主电路中有接触器，接触器的线圈则属于控制回路部分。

在本发明实施例一中，整流滤波电路2包括：第一整流滤波电路21和第二整流滤波电路22。

具体的，第一整流滤波电路21的一端连接第一副边线圈11，第一整流滤波电路21的另一端连接电器主电路31；

第二整流滤波电路22的一端连接第二副边线圈12，第二整流滤波电路22的另一端连接电器控制电路32；

在本发明实施例一中，副边线圈组1包括：第一副边线圈11和第二副边线圈12，第一副边线圈11和第二副边线圈12同轴绕接。

具体的，第一副边线圈11与原边线圈产生的电磁场谐振耦合，拾取原边的电磁场能量；第一整流滤波电路21对第一副边线圈中产生的感应电流进行整流、滤波，向相对应的电器主电路31进行供电。

第二副边线圈12与原边线圈产生的电磁场谐振耦合，拾取原边的电磁场能量；第二整流滤波电路22对第二副边线圈中产生的感应电流进行整流、滤波，向相对应电器控制电路32进行供电。

在本发明实施例一中，各个副边线圈的匝数与相对应的电路模块的电压和功率成正比。

具体的，电器主电路31的电压高于电器控制电路32的电压，相应的，第一副边线圈11的匝数多于第二副边线圈12的匝数。

在本发明实施例一中，电器主电路31包括：阻性负载和感性负载。

需要说明的是，仅是通过电阻类的元件进行工作的负载称为阻性负载，例如：灯泡；回路中有电感，电容元件参与工作的负载，称为感性负载；例如日光灯，电动机。

在本发明实施例一中，通过对在具有多个副边线圈的副边线圈组中产生的感应电流进行整流、滤波后给电器的各个模块进行供电，从而有效的利用了磁力线，提高了电力传输效率，同时，降低了接收端电路的复杂程度，降低了制作成本。

实施例二

通过设置第二副边线圈的参数，第二副边线圈中产生的感应电流的电压经过整流、滤波后的电压为20～30伏。为了满足电器控制电路对电压要求，如图2所示，本发明提供的一种无线电力接收装置，还包括：将第二副边线圈中产生的感应电流的电压转换成电器控制电路的电压的LDO（low dropout regulator，低压差线性稳压器）模块41。

LDO模块41一端连接第二整流滤波电路22，另一端连接电器控制电路32。

LDO模块41从第二感应电流的电压中减去超额的电压，产生经过调节的输出电压给电器控制电路。压降电压，是指LDO将输出电压维持在电器控制电路的电压额定值上下100mV之内。可以满足将第二感应电流的电压转换成电器控制电路的电压的要求，而且，LDO具有成本低，噪音低，静态电流小的优点。

实施例三

一种无线电力传输系统，包括，无线电力传输发射端和上述任意一项无线电力传输接收端。

无线电力传输发射端（即原边模块），如图3所示，包括整流滤波稳压电路31、辅助电源32、逆变电路33、逆变控制电路34、频率跟踪控制电路35和原边线圈36，其中：

整流滤波稳压电路31，用于将交流电整流滤波后，输出稳定的直流电作为逆变电路33的输入；

辅助电源32，用于提供电源给逆变控制电路34；

逆变电路33，用于将直流电压转变为高频交流电压，作为原边线圈36的激励；

逆变控制电路34，用于输出逆变电路的PWM(Pulse Width Modulation,脉冲宽度调制)-控制，并根据频率跟踪控制电路35的反馈信息，来调整PWM输出波形的频率与相位；

频率跟踪控制电路35，用于跟随原边线圈36谐振耦合频率变化，实现对原边模块回路的频率跟踪控制并传递到逆变控制电路34；

原边线圈36，用于在高频交流电对原边线圈36的激励下产生高频交流电磁场。

在本发明实施例三中，无线电力传输接收端通过采用具有多个副边线圈的副边线圈组，副边线圈组的各个副边线圈中产生的感应电流经过整流、滤波后给电路模块进行供电，从而有效的利用了电磁场能量，提高了电能传输效率，同时，降低了接收端电路的复杂程度，降低了制作成本。

实施例四

本发明实施例一和实施例二各公开了一种无线电力传输接收端，相对应无线电力传输接收端，本发明实施例四公开了一种无线电力传输接收方法，包括：

步骤S401，副边线圈组中的各个副边线圈分别与由无线电力传输发射端的原边线圈产生的电磁场谐振耦合，拾取原边的电磁场能量；

步骤S402，对副边线圈组中的各个副边线圈中产生的感应电流进行整流、滤波，向相对应的电路模块进行供电。

具体的，副边线圈组包括：第一副边线圈和第二副边线圈。电路模块包括：电器控制电路和电器主电路。

具体的，第一副边线圈与原边线圈产生的电磁场谐振耦合，拾取原边的电磁场能量；

整流滤波电路对第一副边线圈中产生的第一感应电流进行整流、滤波，向电器控制电路进行供电。

具体的，第二副边线圈与原边线圈产生的电磁场谐振耦合，拾取原边的电磁场能量；

整流滤波电路对第二副边线圈中产生的第二感应电流进行整流、滤波，LDO模块将第二感应电流的电压转换为电器主电路的电压，向电器主电路进行供电。

显然，本领域技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，他们可以用计算机装置可执行的程序代码来实现，从而可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件的结合。

以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种无线电力传输接收端，其特征在于，包括：

依次连接的副边线圈组、整流滤波电路和电路模块，其中，

所述副边线圈组包括至少两个副边线圈，其中，所述副边线圈同轴绕接，所述副边线圈组中的各个副边线圈的匝数与相对应的所述电路模块的电压和功率成正比；

所述副边线圈组中的各个副边线圈分别与由无线电力传输发射端的原边线圈产生的电磁场谐振耦合，拾取原边的电磁场能量，并且

所述整流滤波电路对所述副边线圈组中的各个副边线圈中产生的感应电流进行整流、滤波，并向相对应的所述电路模块进行供电；

其中，所述电路模块包括电器控制电路和电器主电路；

所述副边线圈组包括：第一副边线圈和第二副边线圈，所述第一副边线圈的匝数多于所述第二副边线圈的匝数；

所述第一副边线圈与所述电器主电路相对应，并且

所述第二副边线圈与所述电器控制电路相对应。

2.根据权利要求1所述的无线电力传输接收端，其特征在于，所述整流滤波电路包括：第一整流滤波电路和第二整流滤波电路；

所述第一整流滤波电路的一端连接所述第一副边线圈，所述第一整流滤波电路的另一端连接所述电器主电路；

所述第二整流滤波电路的一端连接所述第二副边线圈，所述第二整流滤波电路的另一端连接所述电器控制电路。

3.根据权利要求1所述的无线电力传输接收端，其特征在于，所述电器主电路包括：阻性负载和感性负载。

4.根据权利要求2所述的无线电力传输接收端，其特征在于，还包括：将所述第二副边线圈中产生的感应电流的电压转换成所述电器控制电路的电压的LDO模块，其中，

所述LDO模块一端连接所述第二整流滤波电路，另一端连接所述电器控制电路。

5.一种无线电力传输系统，其特征在于，包括，无线电力传输发射端和如权利要求1-4中任意一项所述的无线电力传输接收端。

6.一种无线电力传输接收方法，应用于权利要求1-4任一项所述的无线电力传输接收端，其特征在于，包括：

副边线圈组中的各个副边线圈分别与原边线圈产生的电磁场谐振耦合，拾取原边的电磁场能量；

对所述副边线圈组中的各个副边线圈中产生的感应电流进行整流、滤波，向相对应的电路模块进行供电。