CN106158331A - 无线供电方法及系统及其耦合电感线圈 - Google Patents

无线供电方法及系统及其耦合电感线圈 Download PDF

Info

Publication number
CN106158331A
CN106158331A CN201610675737.2A CN201610675737A CN106158331A CN 106158331 A CN106158331 A CN 106158331A CN 201610675737 A CN201610675737 A CN 201610675737A CN 106158331 A CN106158331 A CN 106158331A
Authority
CN
China
Prior art keywords
transmitting terminal
receiving terminal
frequency
coil
power
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
CN201610675737.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106158331B (zh
Inventor
唐亮
李志军
余连宝
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.)
Ruth Tuo Ge (shanghai) Lighting Systems Co Ltd
Original Assignee
Ruth Tuo Ge (shanghai) Lighting Systems 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 Ruth Tuo Ge (shanghai) Lighting Systems Co Ltd filed Critical Ruth Tuo Ge (shanghai) Lighting Systems Co Ltd
Priority to CN201610675737.2A priority Critical patent/CN106158331B/zh
Publication of CN106158331A publication Critical patent/CN106158331A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106158331B publication Critical patent/CN106158331B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14Inductive couplings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14Inductive couplings
    • H01F2038/143Inductive couplings for signals

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本发明提供了一种无线供电方法及系统及其耦合电感线圈,包括:对耦合电感线圈的线材材质、电感量、线径、匝数、内外径进行优化,调试,最终找到一套优化的系统参数,以匹配控制算法。本发明能够远距离供电、大功率高效率传输,且电磁屏蔽效果好,支持调光,安装方便,尤其适用于可对大功率照明灯具产品进行供电的无线电能发射装置、以及应用该无线电能的接收装置的无线供电系统。

Description

无线供电方法及系统及其耦合电感线圈
技术领域
本发明涉及无线供电技术,具体地,涉及基于无线供电的照明方法及系统及其耦合电感线圈,尤其涉及一种可对大功率照明灯具产品进行供电的无线电能发射装置、以及应用该无线电能的接收装置的无线供电系统。
背景技术
全世界大部分现有的大楼,建筑外立面均大量采用铝幕墙或类似结构,当时这些建筑在建造的时候由于种种原因没有做楼宇外立面亮化或做完亮化后因为灯具质量问题或者传统光源失效的问题导致目前外立面亮化系统失效,而目前照明市场上改建的方案均需要从幕墙穿孔从室内引出电源线或信号线到幕墙外给灯具供电及信号,从技术角度看后期钻孔(非幕墙工厂内预制)造成的幕墙漏水风险和结构破坏风险极大;从商业角度看一旦有类似破坏性改造,幕墙承包商便不愿意继续提供幕墙质保,这对楼宇业主来讲是一个巨大风险。由此,有必要设计基于无线供电的照明亮化系统。
经检索,发现如下相关专利文献:
申请公布号为CN103812159A的专利文献,公开了一种无线充电方法、装置及系统,其首先基于接收设备和发射设备两者已知的缺省功率来配置接收设备的功率。然后读取与电能相关的寄生参数的第一值,其中所述寄生参数随着发射设备对独立参数的调整而变化。然后读取寄生参数的第二值。以及至少根据第一值、第二值和预设阈值来确定发射设备的最大功率。最后从发射设备接收电能。但是,该专利文献没有解决如何在大功率传输电力时的抗干扰和如何提高传输效率的问题。
授权公告号为CN202651904U的专利文献,公开了一种无线充电发射系统,其包括相连接的电源管理单元和发射单元,所述的电源管理单元还与调节单元连接。该系统可以根据需要通过占空变阻器调节占空比、通过调频电容C1调节频率,使电路产生LC谐振,最终使输出最大能量的无线电波,提高发射系统工作效率。但是,该专利文献仅给出了宽泛的概念和硬件基础,没有给出具体如何调整占空比和LC谐振频率的具体算法。
申请公布号为CN104113098A的专利文献,公开了一种无线充电拓扑结构及扫频算法,其发射端由直流输入、全桥或半桥逆变、LC谐振网络、通信解调电路、电流采样、发射端控制芯片等组成;接收端由LC网络、整流电路、升压电路、接收端控制芯片、通信调制电路、后备电池等组成,移动设备为手机或者其他被充电的设备;发射端LC谐振网络与接收端LC网络通过电磁感应传递能量。该专利文献的核心特点是接收端采用单电感L振荡,当发射端全桥拓扑工作时,接收端在电感L中感应出电流,通过扫频算法以确定系统工作的最大电流,采样电流最大值所对应的频率就是最佳工作频率,通过调节占空比来实现充电功率的控制。但是,该专利文献只是简述了如何实现无线传输的原理性的纯理论算法,单纯的这种算法是无法实现远距离、大功率的传输的,其原因是缺少与之匹配的耦合电感线圈。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种无线供电方法及系统,尤其是基于无线供电的照明方法及系统。
根据本发明提供的一种耦合电感线圈,所述耦合电感线圈的参数满足条件A和/或条件B;
所述条件A为:
L p = K 1 * ( R + r ) * N 2 K 2 * μ 0 * N + K 3
所述条件B为:
D = I r m s K * M
其中,Lp表示电感量;K1、K2、K3表示常数;R表示线圈外半径;N表示线圈匝数;μ0表示线圈线材的真空磁导率;r表示线圈内半径;D表示线圈线径;Irms表示为经过线圈的额定电流值;K表示电流密度常数;M表示线圈股数。
优选地,常数的取值符合如下任一种或任多种范围:
-0.01<K1<0.06;
-10^6<K2<5*10^6;
-0<K3<1;
-4<K<8。
根据本发明提供的一种无线供电系统,包括发送端、接收端,发送端包括发送端线圈,接收端包括接收端线圈,其特征在于,发送端线圈和/或接收端线圈采用上述的耦合电感线圈。
优选地,包括如下任一种或任多种装置:
-调光装置:用于使接收端根据来自发送端的调光指令进行调光控制;其中,调光指令的调光频率若被占用,则调光频率将更新为相邻频率段中的频率;
-设置在发送端线圈背面的导磁材料屏蔽模块;
-设置在接收端线圈背面的导磁材料屏蔽模块;
其中,导磁材料屏蔽模块在垂直于线圈轴向的平面内延伸。
优选地,包括:
通信建立装置:用于使发送端以一固定LC振荡频率进行功率检测,并调节PWM占空比,以与接收端建立通信;
电力传输装置:用于在发送端与接收端之间建立通信后,使发送端以一固定PWM占空比工作,然后通过调节LC振荡频率,以满足接收端的电力需求进行电力传输;
传输优化装置:用于在发送端与接收端进行电力传输时,使发送端提高PWM占空比,并且降低LC振荡频率。
优选地,采用如下技术手段:
-所述固定PWM占空比,是指通信建立步骤中满足发送端与接收端建立通信时的PWM占空比;
-所述电力需求是指供电功率需求;
-传输优化装置,用于在保持供电功率不变的前提下,提高节PWM占空比,并且降低LC振荡频率;
-所述无线供电系统包括多个主要由发送端和接收端构成的节点,所述无线供电系统能够对单节点、以及多节点的串/并联级联同时进行通信控制;
-接收端发送给发送端的信息包括:负载输出功率、负载输出电压、输出电流或者负载测试点温度;或者
-发送端发送给接收端的信息包括:检测负载的检测信号、调制功率的调制信号、或者调节输出电流的调光信号。
根据本发明提供的一种无线供电方法,其特征在于,采用上述的耦合电感线圈进行供电。
优选地,包括:
通信建立步骤:发送端以一固定LC振荡频率进行功率检测,并调节PWM占空比,以与接收端建立通信;
电力传输步骤:发送端与接收端之间建立通信后,发送端以一固定PWM占空比工作,然后通过调节LC振荡频率,以满足接收端的电力需求进行电力传输;
传输优化步骤:发送端与接收端进行电力传输时,发送端提高PWM占空比,并且降低LC振荡频率;
优选地,采用如下技术手段:
-电力传输步骤中的所述固定PWM占空比,是指通信建立步骤中满足发送端与接收端建立通信时的PWM占空比;
-所述电力需求是指供电功率需求;
-在传输优化步骤中,在保持供电功率不变的前提下,提高节PWM占空比,并且降低LC振荡频率;
-在所述无线供电方法中,包括多个主要由发送端和接收端构成的节点,其中,对单节点、以及多节点的串/并联级联同时进行通信控制;
-接收端发送给发送端的信息包括:负载输出功率、负载输出电压、输出电流或者负载测试点温度;或者
-发送端发送给接收端的信息包括:检测负载的检测信号、调制功率的调制信号、或者调节输出电流的调光信号。
优选地,还包括:
调光步骤:接收端根据来自发送端的调光指令进行调光控制;其中,调光指令的调光频率若被占用,则调光频率将更新为相邻频率段中的频率。
与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
1、现有技术提供的无线功率传输都是低功率运用,本发明可以提供每个传输节点50watt的功率传输。(50W为典型功率,但不限于此功率)
2、现有技术提供的无线功率传输不涉及到照明行业应用,应用主要是给远端设备电池进行充电。本发明率先提出对灯具进行无线供电。
3、现有技术仅提供充电供电的单向通信控制,而本发明实现发送端对接收端的0-256级亮度控制,并实现发送端、接收端的双向通信。
4、本发明可以实现单节点、多节点的串、并联级联同时通信控制。
5、本发明可实现发送端与接收端间距70mm的远距离功率传输。
6、本发明实现发送端与接收端的传输效率85%以上。
7、本发明中线圈耦合装置与驱动模块可以相互分离独立而不影响系统正常工作。
8、在一定耦合距离内,采用屏蔽磁性材料进行导磁、隔热及屏蔽,可强加发送端线圈与接收端线圈间的耦合强度,提升转换效率。同时,可有效改善系统的抗干扰能力,避免负载产品内部元器件受到电磁干扰的影响而影响正常工作。
9、本发明有效解决传统灯具的防水及安装的难题。
10、为实现远距离、大功率、高效率无线传输,本发明不仅是对原理性算法上做了优化,还对相关硬件设计做了改进。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为本发明提供的无线供电方法的步骤流程图。
图2为发送端结构框图。
图3为发送端工作时序拓扑图。
图4为接收端单通道输出结构框图。
图5为接收端三通道输出结构框图。
图6为接收端工作时序拓扑图。
图7为系统功能图。
图8为线圈的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示,根据本发明提供的一种无线供电方法,包括:通信建立步骤:发送端以一固定LC振荡频率进行功率检测,并调节PWM占空比,以与接收端建立通信;电力传输步骤:发送端与接收端之间建立通信后,发送端以一固定PWM占空比工作,然后通过调节LC振荡频率,以满足接收端的电力需求进行电力传输;传输优化步骤:发送端与接收端进行电力传输时,发送端提高PWM占空比,并且降低LC振荡频率。其中,所述通信建立步骤、电力传输步骤、传输优化步骤依次执行。
电力传输步骤中的所述固定PWM占空比,是指通信建立步骤中满足发送端与接收端建立通信时的PWM占空比;所述电力需求是指供电功率需求;在传输优化步骤中,在保持供电功率不变的前提下,提高节PWM占空比,并且降低LC振荡频率。
为了能实现远距离、大功率、高效率无线传输,本发明不仅是对原理性算法上做了优化,还对相关硬件设计做了改进;其中,耦合电感线圈的改进是为了实现远距离传输大功率而设计的。本发明所采用的电磁感应技术的关键技术之一是:选择一个合适的谐振工作点,通过算法所找到的最佳谐振频率后,需要硬件电路去进行匹配。因此,为了使系统更好高效地实现匹配,对其耦合电感线圈的线材材质、电感量、线径、匝数、内外径进行优化,调试,最终找到一套优化的系统参数。具体地,发送端线圈和接收端线圈采用耦合电感线圈,所述耦合电感线圈的参数满足条件A和/或条件B;
所述条件A为:
L p = K 1 * ( R + r ) * N 2 K 2 * &mu; 0 * N + K 3
所述条件B为:
D = I r m s K * M
其中,Lp表示电感量;K1、K2、K3表示常数;R表示线圈外半径;N表示线圈匝数;μ0表示线圈线材的真空磁导率;r表示线圈内半径;D表示线圈线径;Irms表示为经过线圈的额定电流值;K表示电流密度常数;M表示线圈股数。
常数的取值符合如下任一种或任多种范围:
常数的取值符合如下任一种或任意多种范围:
-0.01<K1<0.06;例如,K1为0.02、0.03、0.04、或者0.05;
-10^6<K2<5*10^6;例如,K2为1.1*10^6、2*10^6、3*10^6、4*10^6或者4.9*10^6;其中,10^6即表示106
-0<K3<1;例如,K3为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8或者0.9;
-4<K<8;例如,K为4.5、5、5.5、6、6.5、7或者7.5。
其中,通过条件A得到的电感量与谐振电容进行匹配,能够获得高效的线圈耦合性能。
所述无线供电方法还包括调光步骤:接收端根据来自发送端的调光指令进行调光控制;其中,调光指令的调光频率若被占用,则调光频率将更新为相邻频率段中的频率。
接下来对本发明提供的一种无线供电系统进行说明,本领域技术人员可以利用本发明提供的所述无线供电方法的步骤流程实现所述无线供电系统。
根据本发明提供的一种无线供电系统,包括:通信建立装置:用于使发送端以一固定LC振荡频率进行功率检测,并调节PWM占空比,以与接收端建立通信;电力传输装置:用于在发送端与接收端之间建立通信后,使发送端以一固定PWM占空比工作,然后通过调节LC振荡频率,以满足接收端的电力需求进行电力传输;传输优化装置:用于在发送端与接收端进行电力传输时,使发送端提高PWM占空比,并且降低LC振荡频率。
所述固定PWM占空比,是指通信建立步骤中满足发送端与接收端建立通信时的PWM占空比;所述电力需求是指供电功率需求;传输优化装置,用于在保持供电功率不变的前提下,提高节PWM占空比,并且降低LC振荡频率。
所述无线供电系统还包括:调光装置:用于使接收端根据来自发送端的调光指令进行调光控制;其中,调光指令的调光频率若被占用,则调光频率将更新为相邻频率段中的频率。所述无线供电系统还包括设置在发送端线圈背面的导磁材料屏蔽模块;设置在接收端线圈背面的导磁材料屏蔽模块。导磁材料屏蔽模块在垂直于线圈轴向的平面内延伸。
下面通过优选例,对本发明进行更为具体的说明。
在发送端和接收端部署之后,在发送端,电路通过采样检测,当检测到一个接收端负载后,发送端与接收端通过建立通信,发送端接受接收端的控制交接。在接收端对发送端的控制过程中,接收端向发送端发送电力需求,例如功率需求,从而控制发送端调节输出的供电功率。其中,在接收端,PWM占空比越大,则供电功率越大,即输出功率越大,例如,在振荡频率为600KHz时,PWM占空比可在0.1-0.5之间进行调节,此时若PWM占空比越大,其输出功率亦越大。在接收端,LC振荡频率越小,则输出的供电功率越大,例如,PWM占空比为0.5时,系统LC振荡频率控制在500KHz-600KHz之间,此时,振荡频率越小,其输出功率越大。因此,在远距离传输过程,在通信建立阶段,系统先以一固定谐振频率进行功率检测,通过调节其PWM占空比的大小来达到接收端负载要求;当通信建立后,系统以一固定导通时间的方式工作,然后通过调节LC振荡频率使得电能传输达到正常工作状态,即进行电力传输的状态;在正常工作保证功率不变的条件下,系统通过提高输出PWM占空比,(同时)降低系统的谐振频率,来达到提高系统效率及降低电磁干扰的目的。
进一步地,在无线充/供电系统中,传统的通信方式是接收端根据负载大小,给发送端发送功率请求,然后发送端通过响应请求给接收端传输功率。在这整个过程中,从通信的角度,其实现的只是接收端到发送端的单向通信。而本发明提出在发送端通过I/O口给接收端发送调光信号,接收端通过解调发送端发送过来的调光数据包,实现对负载电流0-255级灰度的调光控制,实现发送端对接收端的通信;接收端通过判断负载大小,给发送端发送改变线圈振荡频率的数据包,发送端接收数据包后对数据包进行解码,通过算法来调整输出功率的大小,直到系统达到稳态工作状态,实现接收端对发送端的通信。如此便实现了系统双向通信。这一个技术难点是,无线供电过程本身是通过一定频率的电磁波进行功率传输的,其功率在控制精度上、响应速度上都无法达到与传统有线供电一样的效果;同时,由于调光控制信号动态响应要求高,会对功率传输通信信号造成严重的干扰,影响系统的稳定。本发明提出的解决方案,是采用跳频技术来规避这一干扰,使得系统可实现稳定的双向通信。即,在调光控制通信过程,当系统发现某一调光频率被占用,系统会自动转到相邻近下一频率段开始工作,整个过程完全自动匹配完成,而不影响功率传输通信质量,同时可保证调光控制的有效性和精确度。本发明还在硬件上,通过增大磁感应线圈尺寸和线径、采用软磁等磁屏蔽材料,得到一个与有线供电效率相匹配的效果。进一步更为具体地,接收端发送给发送端的信息包括:负载输出功率、负载输出电压、输出电流或者负载测试点温度,发送端发送给接收端的信息包括:检测负载的检测信号、调制功率的调制信号、或者调节输出电流的调光信号。
因此,本发明与现有技术相比,实现了以下特点:
1)远距离供电:传统的无线供电主要应用于手机、电动牙刷等便携式产品,都是采用接触式或近距离(5mm以下)运用,而本发明是居于无线电磁感应技术,通过对电路的工作频率进行调制,以实现调频感应磁场的能量传输,同时通过优化线圈设计和调制电路配合,最终达到远距离供电的应用的目的,例如在50mm可以传输50W的电功率。
2)大功率高效率传输:成熟的无线供电小功率产品,绝大多数都是5W以下的功率级运用,而针对照明产品的应用,这种小功率远远达不到应用的需要。因此本发明设计的一大特点就是能够可靠地输出大功率,例如为50W,但不限于此功率,其传输效率可达85%以上,达到与传统有线供电相近的效率,完全符合产品的运用需求;
3)电磁屏蔽效果好:在线圈磁场垂直方向,采用屏蔽磁性材料进行磁屏蔽处理,可有效提高系统效率,改善系统的抗干扰能力,对电磁辐射起到较好的屏蔽作用;
4)支持调光:在传统无线充电的系统中,一般都是由接收端将信息反馈给发送端的单向通信,本发明系统采用带内/外通信模块使发送端与接收端进行通信配对,实现在发送端对接收端的调光功能,根据DIM模块的调光协议(包括DMX512、DMX512A/RDM、DALI、PWM、0-10V等),最终实现256级的调光灰度控制。
5)安装更方便:通过对照明灯具采用无线供电方式,可有效解决传统灯具的防水及安装的难题。
更进一步地,下面对优选例中的无线供电系统的平台进行说明。无线供电系统包括发送端、接收端,分别记为TX端、RX端。
发送端是电能的供应端,主要功能是将直流电压通过功率变换模块进行变频转换,通过发送端谐振电路将能量转换成一定频率的电磁波,并通过发射线圈发送出去,以达到能量传输的目的。如图2所示,电源经过EMC电磁兼容及整流滤波成直流电源供电,然后经过由四个功率开关管组成全桥功率逆变变换电路产生高频交流电,再经过LC谐振电路变换,由电力发射线圈将能量以电磁波的形式发送出去。
在上电过程,系统发送端首先判断是否正常上电,若为异常则通过LED进行状态报错并亮红灯。若正常则进行金属异物检测(FOD),异常则报错,正常则蜂鸣器工作一次,LED状态亮绿灯。接着系统建立正常通信,控制单元通过检测电路对输入、输出的电流、电压进行采样,通过计算算法与系统内部设定电压进行比较,判定正常工作的条件,建立正常的谐振工作模式,将能量以可控的调制频率通过发送线圈发送出去。当负载发生变化时,通过反馈信号给控制系统进行调制驱动PWM脉宽宽度,以达到系统稳定的输出能量。当加入调光模块时,由调光模块端发送调光指令后,系统进行相关频率调制,系统根据要求配置输出电磁波能量。在此过程有过流、过压保护检测功能,以触发对电路的保护。系统有一个温度检测端口,可以实时监控系统的工作温度等。工作时序图如图3所示。
接收端是电能的负载端,主要功能是将TX端发送的电磁波能量,通过感应接收线圈耦合接收后,经过整流滤波成平滑直流电压,再经过DCDC恒流变换输出给负载供电,从而实现能量传输的目的。如4所示是单通道输出的系统框图,图5所示是RGB三通道输出的系统框图。
接收端通过接收电力耦合线圈获取耦合请求,系统响应一次耦合位置矫正匹配,匹配成功则指示灯亮1s或蜂鸣器响一次。然后系统进行输入电流、电压的一次采样,同时功率接收电路进行整流滤波,再进行输出的电流电压二次采样,同时进行过流过压的功能检测,以获得一个稳定的直流电压。直流电压加载到恒流控制模块上,得到一个固定的恒流输出电流给负载供电。当RF通信端或接收电力耦合端接收到调光控制请求时,系统将这一请求调制成一定频率的输出信号,并送给恒流控制模块的调光端口进行调光。其工作时序图如图6所示。
功率传输线圈包括:Coil A是TX发送端的功率发射线圈,主要是将电能转换成交变的感应电磁场,并加载相关控制信号;Coil B是RX接收端的功率接收线圈,主要是将发送端的电磁场能量通过电磁感应转换成电能。Coil A和Coil B两个线圈同时工作,即实现了能量的无线传输功能。为了进一步改进线圈的耦合性能,本发明采用Coil A、Coil B两个线圈彼此独立成模块,方便安装及耦合匹配。为了进一步提高电磁场转换效率,同时进行有效的磁场屏蔽效果,在两线圈的背面安装了屏蔽模块A和屏蔽模块B。屏蔽模块A、B采用的材料可以是软磁材料、铁氧体、屏蔽漆、或其他导磁材料。具体措施如图7所示。
本领域技术人员知道,除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外,完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以,本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件,而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构;也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改,这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下,本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种耦合电感线圈,其特征在于,所述耦合电感线圈的参数满足条件A和/或条件B;
所述条件A为:
L p = K 1 * ( R + r ) * N 2 K 2 * &mu; 0 * N + K 3
所述条件B为:
D = I r m s K * M
其中,Lp表示电感量;K1、K2、K3表示常数;R表示线圈外半径;N表示线圈匝数;μ0表示线圈线材的真空磁导率;r表示线圈内半径;D表示线圈线径;Irms表示为经过线圈的额定电流值;K表示电流密度常数;M表示线圈股数。
2.根据权利要求1所述的耦合电感线圈,其特征在于,常数的取值符合如下任一种或任多种范围:
-0.01<K1<0.06;
-10^6<K2<5*10^6;
-0<K3<1;
-4<K<8。
3.一种无线供电系统,包括发送端、接收端,发送端包括发送端线圈,接收端包括接收端线圈,其特征在于,发送端线圈和/或接收端线圈采用权利要求1或2所述的耦合电感线圈。
4.根据权利要求3所述的无线供电系统,其特征在于,包括如下任一种或任意多种装置:
-调光装置:用于使接收端根据来自发送端的调光指令进行调光控制;其中,调光指令的调光频率若被占用,则调光频率将更新为相邻频率段中的频率;
-设置在发送端线圈背面的导磁材料屏蔽模块;
-设置在接收端线圈背面的导磁材料屏蔽模块;
其中,导磁材料屏蔽模块在垂直于线圈轴向的平面内延伸。
5.根据权利要求3所述的无线供电系统,其特征在于,包括:
通信建立装置:用于使发送端以一固定LC振荡频率进行功率检测,并调节PWM占空比,以与接收端建立通信;
电力传输装置:用于在发送端与接收端之间建立通信后,使发送端以一固定PWM占空比工作,然后通过调节LC振荡频率,以满足接收端的电力需求进行电力传输;
传输优化装置:用于在发送端与接收端进行电力传输时,使发送端提高PWM占空比,并且降低LC振荡频率。
6.根据权利要求5所述的无线供电系统,其特征在于,
-所述固定PWM占空比,是指通信建立步骤中满足发送端与接收端建立通信时的PWM占空比;
-所述电力需求是指供电功率需求;
-传输优化装置,用于在保持供电功率不变的前提下,提高PWM占空比,并且降低LC振荡频率;
-所述无线供电系统包括多个主要由发送端和接收端构成的节点,所述无线供电系统能够对单节点、以及多节点的串/并联级联同时进行通信控制;
-接收端发送给发送端的信息包括:负载输出功率、负载输出电压、输出电流或者负载测试点温度;或者
-发送端发送给接收端的信息包括:检测负载的检测信号、调制功率的调制信号、或者调节输出电流的调光信号。
7.一种无线供电方法,其特征在于,采用权利要求1或2所述的耦合电感线圈进行供电。
8.根据权利要求7所述的一种无线供电方法,其特征在于,包括:
通信建立步骤:发送端以一固定LC振荡频率进行功率检测,并调节PWM占空比,以与接收端建立通信;
电力传输步骤:发送端与接收端之间建立通信后,发送端以一固定PWM占空比工作,然后通过调节LC振荡频率,以满足接收端的电力需求进行电力传输;
传输优化步骤:发送端与接收端进行电力传输时,发送端提高PWM占空比,并且降低LC振荡频率。
9.根据权利要求7所述的无线供电方法,其特征在于,
-电力传输步骤中的所述固定PWM占空比,是指通信建立步骤中满足发送端与接收端建立通信时的PWM占空比;
-所述电力需求是指供电功率需求;
-在传输优化步骤中,在保持供电功率不变的前提下,提高节PWM占空比,并且降低LC振荡频率;
-在所述无线供电方法中,包括多个主要由发送端和接收端构成的节点,其中,对单节点、以及多节点的串/并联级联同时进行通信控制;
-接收端发送给发送端的信息包括:负载输出功率、负载输出电压、输出电流或者负载测试点温度;或者
-发送端发送给接收端的信息包括:检测负载的检测信号、调制功率的调制信号、或者调节输出电流的调光信号。
10.根据权利要求7所述的无线供电方法,其特征在于,还包括:
调光步骤:接收端根据来自发送端的调光指令进行调光控制;其中,调光指令的调光频率若被占用,则调光频率将更新为相邻频率段中的频率。
CN201610675737.2A 2016-08-16 2016-08-16 无线供电方法及系统及其耦合电感线圈 Active CN106158331B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610675737.2A CN106158331B (zh) 2016-08-16 2016-08-16 无线供电方法及系统及其耦合电感线圈

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610675737.2A CN106158331B (zh) 2016-08-16 2016-08-16 无线供电方法及系统及其耦合电感线圈

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106158331A true CN106158331A (zh) 2016-11-23
CN106158331B CN106158331B (zh) 2018-04-13

Family

ID=57330550

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610675737.2A Active CN106158331B (zh) 2016-08-16 2016-08-16 无线供电方法及系统及其耦合电感线圈

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106158331B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106559938A (zh) * 2017-01-16 2017-04-05 京东方科技集团股份有限公司 一种灯具、灯座及照明系统
CN108397709A (zh) * 2018-05-10 2018-08-14 横店集团得邦照明股份有限公司 一种支持多协议手机无线充电的led台灯及其实现方法
CN110311439A (zh) * 2019-07-03 2019-10-08 江苏鸿越新材料科技有限公司 一种基于无线能量传输系统的无线充电方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102931736A (zh) * 2012-11-26 2013-02-13 南京邮电大学 一种磁耦合谐振无线供电功率控制系统
CN105009409A (zh) * 2013-02-28 2015-10-28 日东电工株式会社 无线电力传输装置、无线电力传输装置的供给电力控制方法以及无线电力传输装置的制造方法
WO2016080045A1 (ja) * 2014-11-17 2016-05-26 株式会社村田製作所 ワイヤレス給電システム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102931736A (zh) * 2012-11-26 2013-02-13 南京邮电大学 一种磁耦合谐振无线供电功率控制系统
CN105009409A (zh) * 2013-02-28 2015-10-28 日东电工株式会社 无线电力传输装置、无线电力传输装置的供给电力控制方法以及无线电力传输装置的制造方法
WO2016080045A1 (ja) * 2014-11-17 2016-05-26 株式会社村田製作所 ワイヤレス給電システム

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘修泉等: "《空心线圈电感的计算与实验分析》", 《工程设计学报》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106559938A (zh) * 2017-01-16 2017-04-05 京东方科技集团股份有限公司 一种灯具、灯座及照明系统
CN106559938B (zh) * 2017-01-16 2018-09-04 京东方科技集团股份有限公司 一种灯具、灯座及照明系统
CN108397709A (zh) * 2018-05-10 2018-08-14 横店集团得邦照明股份有限公司 一种支持多协议手机无线充电的led台灯及其实现方法
CN108397709B (zh) * 2018-05-10 2024-03-05 横店集团得邦照明股份有限公司 一种支持多协议手机无线充电的led台灯及其实现方法
CN110311439A (zh) * 2019-07-03 2019-10-08 江苏鸿越新材料科技有限公司 一种基于无线能量传输系统的无线充电方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106158331B (zh) 2018-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101835317B (zh) 一种具有智能调光功能的反激式路灯照明led恒流驱动电源
CN108282035A (zh) 适用于抗系统参数宽范围波动的无线电能传输装置及方法
CN105163465B (zh) 一种大功率led路灯电源电路系统及照明功率智能调节方法
CN201690655U (zh) 一种具有智能调光功能的反激式路灯照明led恒流驱动电源
CN201667749U (zh) 一种led调光控制系统
CN111654116B (zh) 一种高增益恒压恒流输出电场耦合无线电能传输系统
CN105430812A (zh) 一种供电线路中的led驱动电路
CN106158331A (zh) 无线供电方法及系统及其耦合电感线圈
CN104363678B (zh) 一种路灯控制系统
CN104853487A (zh) 一种无线智能照明控制系统
CN202721199U (zh) 一种无线供电oled器件
CN104486875A (zh) 一种基于ZigBee的路灯控制方法
CN204634110U (zh) 一种无线智能照明控制系统
CN106061081B (zh) 功率可调氙气灯安定器
CN102307424A (zh) 一种大功率调光无极灯
CN101949497B (zh) 一种遥控节能灯装置及其遥控控制方法
CN109121253A (zh) 一种可调电压led驱动电源及驱动方法
CN110177409A (zh) 一种无线led控制装置及其控制方法
CN105325060A (zh) Led照明变换器
CN207926980U (zh) 一种基于LoRa技术的无线单灯控制系统
CN207733029U (zh) 基于多脉冲变压整流技术的集中供电式led灯塔、灯桥
CN105704861A (zh) 一种无线物联网智能led节能灯管
CN202396071U (zh) 一种基于物联网无线控制的hid电子镇流器
CN104363677B (zh) 一种路灯控制方法
CN208572484U (zh) 一种wifi灯控电路

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant