CN106059364B - 一种用于无线电能传输系统的高频发射源 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于无线电能传输系统的高频发射源，包括直流电源、全桥逆变器、控制模块和滤波电路，所述控制器控制模块控制全桥逆变器开关管的通断，直流电源经全桥逆变器后转换为高频电流，高频电流经滤波器进入到发射端，使发射端在电源激励下产生高频磁场。本发明可以解决磁耦合谐振及感应式耦合无线电能传输系统的发射源问题，对于系统的功率、效率的准确测量及系统优化提供了坚实的保障，为整个系统后续的改进提供了一些思路。
Description
技术领域
本发明属于无线电能传输系统领域，具体涉及一种用于无线电能传输系统的高频发射源。
背景技术
由于传统的有线输电方式有线路老化、火花等的弊端，还有在深海、煤矿、化工等特殊领域，火花、输电线路的铺设及维修困难等一系列问题，而无线电能传输技术有望解决这些问题，因此无线电能传输技术应运而生。无线电能传输主要有三大类，电磁辐射式、电场耦合式和磁场耦合式。其中磁场耦合式中的磁耦合谐振式由于它在较远距离也能具有较高效率较大功率，因此越来越受到人们的关注，在这项技术中高频发射源的实现是非常重要的一个部分。由于发射源要求频率较高，功率较大，操作方便，它的实现一直是无线电能传输系统设计中的难题，一个好用的高频发射源可以给无线电能传输系统设计及优化带来很多好处。
发明内容
有鉴于此，本发明公开了一种用于无线电能传输系统的高频发射源。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种用于无线电能传输系统的高频发射源，包括直流电源、全桥逆变器、控制模块和滤波电路，所述控制器控制模块控制全桥逆变器开关管的通断，直流电源经全桥逆变器后转换为高频电流，高频电流经滤波器进入到发射端，使发射端在电源激励下产生高频磁场。
进一步，所述滤波器包括电感L1、电感L2、电感L3、电容C1和电容C2，所述电感L1的一端与全桥逆变器的其中一个桥臂连接，电感L1、电感L2和电感L3依次连接，电感器L3的一端与发射端连接，电容C1的一端与全桥逆变器的另一个桥臂连接，电容C1的另一端与电感L1、电感L2的公共端连接，所述电容C2的一端与全桥逆变器的另一个桥臂连接，电容C2的另一端与电感L2、电感L3的公共端连接。
进一步，所述控制模块包括DSP控制器。
进一步，所述高频发射源还包括DSP控制器连接的显示器。
由于采用了以上技术方案，本发明具以下有益技术效果：
本发明可以解决磁耦合谐振及感应式耦合无线电能传输系统的发射源问题，对于系统的功率、效率的准确测量及系统优化提供了坚实的保障，为整个系统后续的改进提供了一些思路。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1是高频发射源的原理图；
图2是磁耦合谐振无线电能传输系统的原理图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
一种用于无线电能传输系统的高频发射源，包括直流电源、全桥逆变器、控制模块和滤波电路，所述控制器控制模块控制全桥逆变器开关管的通断，直流电源经全桥逆变器后转换为高频电流，高频电流经滤波器进入到发射端，使发射端在电源激励下产生高频磁场。
所述控制模块包括DSP控制器；所述高频发射源还包括DSP控制器连接的显示器。
本发明的高频发射源频率10kHz-400kHz可调；频率200kHz—300kHz连续可调，最小调节精度1kHz；LCD显示电路可以实时显示当前频率值；高频源输出功率可达500W；方便用于两线圈和多线圈的无线电能传输系统的设计和优化。
本发明是一个磁耦合谐振无线电能传输系统或者感应式耦合无线电能传输系统中的高频发射源。该电源能够完成无线电能传输系统两线圈，多线圈的一些实验测试，分析及优化，可以提供10kHz-400kHz频率范围的测试，功率高达500W的系统测试，由于频率可调，因此可以提高系统分析优化的效率。
本发明是磁耦合谐振及感应式耦合无线电能传输系统平台的重要组成部分，可以解决磁耦合谐振及感应式耦合无线电能传输系统的发射源问题，对于系统的功率、效率的准确测量及系统优化提供了坚实的保障，为整个系统后续的改进提供了一些思路。
在本发明中，所述滤波器包括电感L1、电感L2、电感L3、电容C1和电容C2，所述电感L1的一端与全桥逆变器的其中一个桥臂连接，电感L1、电感L2和电感L3依次连接，电感器L3的一端与发射端连接，电容C1的一端与全桥逆变器的另一个桥臂连接，电容C1的另一端与电感L1、电感L2的公共端连接，所述电容C2的一端与全桥逆变器的另一个桥臂连接，电容C2的另一端与电感L2、电感L3的公共端连接。
高频发射源设计技术包括步骤：
1、根据实验所需功率以及对全桥逆变电路拓扑的结构和原理进行详细分析，估算出功率MOSFET的耐压值耐流值。
2、根据系统所需的工作频率选择所需功率MOSFET的型号。
3、根据功率MOSFET的数据手册的参数设计驱动电路，选择合适的驱动芯片以及外围器件，采用的是高电压、大功率、高速驱动芯片IRS2186，有高、低两路驱动输出通道。
4、由于强电对弱电会有影响，要设计光耦隔离电路，选择光耦隔离芯片。
5、由于不同的芯片有不同的供电电压，所以要设计供电电源电路。
6、控制开关管的导通关断，设计DSP控制算法使之产生高频的交流方波。
7、根据方波的傅立叶展开，设计滤波器尽可能衰减高频的3、5次谐波。
本发明的使用方法：
1、将直流电源接入到无线电能传输系统中的高频发射源电路中。
2、将发射源接入到无线电能传输系统中，连接上高频源上的电源适配器，打开开关，高频源开始工作。
3、工作之后发射线圈将产生高频的交流电，高频的交流电产生高频的磁场，通过线圈之间的耦合，在接收线圈中感应出高频的交流电。
4、通过调节DSP控制部分即高频源上的可调旋钮来改变发射源的输出频率，频率范围10kHz-400kHz可调，200kHz—300kHz连续可调，最小调节精度1kHz。
5、通过调节直流电源的输出电压的大小来改变高频源输出的功率，范围可以0-500W。
6、然后通过测量发射线圈以及接收线圈中的电压、电流计算传输的功率效率，最终用于系统的优化。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (3)
1.一种用于无线电能传输系统的高频发射源，其特征在于：包括直流电源、全桥逆变器、控制模块和滤波电路，控制器控制模块控制全桥逆变器开关管的通断，直流电源经全桥逆变器后转换为高频电流，高频电流经滤波电路进入到发射端，使发射端在电源激励下产生高频磁场；
所述滤波电路包括电感L1、电感L2、电感L3、电容C1和电容C2，所述电感L1的一端与全桥逆变器的其中一个桥臂连接，电感L1、电感L2和电感L3依次连接，电感器L3的一端与发射端连接，电容C1的一端与全桥逆变器的另一个桥臂连接，电容C1的另一端与电感L1、电感L2的公共端连接，所述电容C2的一端与全桥逆变器的另一个桥臂连接，电容C2的另一端与电感L2、电感L3的公共端连接。
2.根据权利要求1所述的用于无线电能传输系统的高频发射源，其特征在于：所述控制模块包括DSP控制器。
3.根据权利要求2所述的用于无线电能传输系统的高频发射源，其特征在于：所述高频发射源还包括与DSP控制器连接的显示器。
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