CN108418400A - 一种波导传能式电源变换器 - Google Patents

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Abstract

一种新的电源变换装置，这种电源变换装置可以在高电位和强干扰的环境中实现电源变换。本发明包括如下几个组成部分：①能量调制模块；②能量发射模块；③能量接收模块；④电源处理模块；⑤隔离采样模块；其中，一个所述能量接收模块③，一个所述电源处理模块④和一个所述隔离采样模块⑤构成一个输出回路单元输出一路电源；在一个所述波导传能式电源变换器的所述能量发射模块②的辐射范围内，可以包含一个或若干个所述输出回路单元并输出若干个具有相同和/或不同参数的电源。

Description

一种波导传能式电源变换器
技术领域
本发明涉及电力电子领域，尤其涉及一种波导传能式电源变换器。
背景技术
工农业生产、日常生活中很多领域，尤其是电子技术领域都需要对一些电位较高、对信号干扰比较敏感的地方传递电能，但是传统的电源变换器通常使用变压器、电容器等隔离元件，这些隔离元件的耐压有限而且容易传导干扰信号，所以需要一种隔绝度高、抗干扰性能强的电源变换器。
本发明正是针对目前电源变换器的问题开发出来的一种新型电源变换器。
发明内容
本发明所要解决的问题是开发一种新的电源变换装置，这种电源变换装置可以在高电位和强干扰的环境中实现电源变换。
本发明包括如下几个组成部分：①能量调制模块；②能量发射模块；③能量接收模块；④电源处理模块；⑤隔离采样模块；
其中，一个所述能量接收模块③，一个所述电源处理模块④和一个所述隔离采样模块⑤构成一个输出回路单元输出一路电源；
在一个所述波导传能式电源变换器的所述能量发射模块②的辐射范围内，可以包含一个或若干个所述输出回路单元并输出若干个具有相同和/或不同参数的电源。
所述能量调制模块①与所述能量发射模块②之间有电连接，所述能量调制模块①将输入的电能调制成适宜所述能量发射模块②发射的调制电流并通过电连接传输给所述能量发射模块②。
所述能量发射模块②收到从所述能量调制模块①输送的调制电流后将这些电流转化为能够以辐射或介质传导方式传送的能量波，并将这些能量波传送给所述能量接收模块③。
所述能量接收模块③与所述能量发射模块②之间没有任何电气连接，两者之间完全分离，需要的时候在所述能量接收模块③与所述能量发射模块②之间还可以插入合适的绝缘介质以增加所述能量接收模块③和所述能量发射模块②之间的绝缘强度，或者插入合适的机械波传导介质以加强或实现所述能量发射模块②和所述能量接收模块③之间能量波的耦合。
所述绝缘介质可以是空气、绝缘材料等任何具有绝缘性能的物质；
所述能量波包括但不限于以交变磁场、激光、可见光、红外线或无线电波等形式存在的电磁波，和/或以超声波、次声波、声波等形式存在的机械波；和/或其他任何可以以辐射或介质传导方式输送的能量波。
所述能量接收模块③与所述电能处理模块④有电连接，所述能量接收模块③收到从所述电能发射模块②发射来的能量波后，将其转化为电能并通过与所述电源处理模块④的电连接输送至所述电源处理模块④。
所述电源处理模块⑤收到从所述能量接收模块①输送的电源后，将这些电源转化为合适负载使用的电源输出。
所述隔离采样模块⑤与所述电源处理模块④和所述能量调制模块①有信号连接，所述隔离采样模块⑤在所述电源处理模块④向外输出电源的时候，采集输出电源的电流、电压等参数，并将这些参数反馈给所述能量调制模块①，所述能量调制模块①收到所述隔离采样模块⑤发来的参数信息后将根据需要调整调制电流的强度至合适负载使用的强度。
实施本发明的实施例有如下效果：
1、原边和副边之间电气隔离间隙大，综合绝缘强度高，能够适应原边和副边之间电位差大、对漏电流敏感的场景。
2、原边和副边之间没有诸如变压器、电容器等隔离元件的联系，绝缘阻抗极高，能有效防止干扰信号以隔离元件为媒介在原边和副边之间传播，能适应对信号干扰敏感的场景。
3、能够输出互相隔离的多路具有相同或不同参数的电源，而且输出回路数量设置灵活，可以根据需要设置成一路或多路的电源输出回路。
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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
附图1是本发明实施例提供的波导传能式电源变换器结构图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
以下进行详细说明。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其他实施例互斥的独立的货备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其他实施例相结合。
本发明的说明书和权利要求书及所述附图中的任何有关数字如“①”、“②”、“③”…或“第一”、“第二”、“第三”…或其他任何类似数字在文中的出现，除非有明确的说明，都只是为了方便区别不同的对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备，没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
本发明的说明书和权利要求书及所述附图中任何有关“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B, 可以表示：单独存在A,同时存在A和B, 单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
参见附图1，附图1是本发明波导传能式电源变换器结构图，包括能量调制模块①，能量发射模块②，能量接收模块③，能量处理模块④，隔离采样模块⑤；其中一个能量接收模块和一个电源处理模块和一个隔离采样模块构成一个电源输出回路单元，可以向外输出一路电源，在所述能量输出模块②能量波辐射范围内，可以根据需要设定若干个电源输出回路单元，每个电源输出回路单元输出的可以是具有相同电参数或不同电参数的电源。
根据附图1提供的结构图，所述波导传能式电源变换器可以有多种具体的实施方式，下面列举其中两个实施方式进行描述，这里列举的两种实施方式仅是本发明的一部分实施例，这两种实施方式在任何时候都不表示本发明只有这两种实施例，基于本发明的发明内容、附图所描述的技术架构、技术方案、工作流程、逻辑结构和/或下述两个实施方式所描述的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式所描述的实施例，都应当属于本发明的保护范围。
以下是具体实施方式1：
参见附图1，所述能量调制模块①是一个高频谐振电源，所述高频谐振电源将输入的电源调制成高频电流并通过电连接输送给所述能量发射模块②。
所述能量发射模块②是一个可以将高频电流转化成电磁波的谐振线圈装置，所述能量发射模块②将所述能量调制模块①发送来的高频电流转化成高频电磁波后，发射给所述能量接收模块③。
所述能量接收模块③是一个可与所述能量发射模块②形成谐振的谐振线圈装置，所述能量接收模块③接收到所述能量发射模块②发射来的高频电磁波后，将其转化为高频电流并通过电连接输送给所述电源处理模块④。
所述能量发射模块②和所述能量接收模块③之间没有电连接，进行的电磁波发射和接收以辐射的方式实现，需要的时候还可以在所述能量发射模块②和所述能量接收模块③之间插入绝缘介质以增加两个模块之间的绝缘强度。
所述电源处理模块④是一个同步整流模块，所述电源处理模块④将所述能量接收模块③输送给它的高频电流整流成直流电源向外输出。
所述隔离采集模块⑤是一个由微控制器、数字光耦、数模转换器和辅助电源等构建而成的数据处理装置，具有信息采集、信息传递和处理功能，所述隔离采集模块⑤与所述电源处理模块④和能量调制模块①有信号连接，所述隔离采样模块⑤采集所述电源处理模块④输出的电源参数并传递给所述能量调制模块①，所述能量调制模块①根据所述隔离采集模块⑤发来的数据调制出符合负载需要的高频电流。
一个所述能量接收模块③和一个所述电源处理模块④和一个隔离采样模块⑤构成一个输出回路单元，一个所述输出回路单元可以输出一路电源供合适的负载使用。
在所述能量发射模块②发射的电磁波可以辐射的范围内，可以根据需要设定一个或若干个所述输出回路单元，所述各输出回路单元输出的电源既可以是具有相同电流、电压等电参数的电源，也可以是具有不同电流、电压等电参数的电源。
以下是具体实施例2：
所述能量调制模块①是一个功率超声信号发生模块，所述功率超声信号发生模块将输入的电源调制成激励电流并将其通过电连接输送给所述能量发射模块②。
所述能量发射模块②是一个超声波发射换能器（俗称振子），所述能量发射模块②将所述能量调制模块①输送来的激励电流调制成超声波并发射给所述能量接收模块③。
所述能量接收模块③是一个与所述能量发射模块②具有相同频率，可以形成谐振的换能器，所述能量接收模块③收到所述能量发射模块②发来的超声波后，将其转换成高频电流并通过电连接输送给所述电源处理模块④。
所述能量发射模块②和所述能量接收模块③之间没有电气连接，在需要的时候还可以插入绝缘传导介质以增加两个模块之间的绝缘强度和超声波耦合强度。
所述电源处理模块④是一个同步整流模块，所述电源处理模块④将所述能量接收模块③输送给它的高频电流整流成直流电源向外输出。
所述隔离采集模块⑤是一个由微控制器、数字光耦、数模转换器和辅助电源等构建而成的数据处理装置，具有信息采集、信息传递和处理功能，所述隔离采集模块⑤与所述电源处理模块④和能量调制模块①有信号连接，所述隔离采样模块⑤采集所述电源处理模块④输出的电源参数并传递给所述能量调制模块①，所述能量调制模块①根据所述隔离采集模块⑤发来的数据调制出符合负载需要的高频电流。
一个所述能量接收模块③和一个所述电源处理模块④和一个隔离采样模块⑤构成一个输出回路单元，一个所述输出回路单元可以输出一路电源供合适的负载使用。
在所述能量发射模块②发射的超声波可以辐射的范围内，可以根据需要设定一个或若干个所述输出回路单元，所述各个输出回路单元输出的电源既可以是具有相同电流、电压等电参数的电源，也可以是具有不同电流、电压等电参数的电源。

Claims (9)

1.一种波导传能式电源变换器，其特征在于，所述波导传能式电源变换器包括：①能量调制模块；②能量发射模块；③能量接收模块；④电源处理模块；和⑤隔离采样模块。
2.其中，一个所述能量接收模块③和一个所述电源处理模块④和一个所述隔离采样模块⑤构成一个输出回路单元并输出具有一定参数的电源，一个所述波导传能式电源变换器可以包含一个或若干个所述输出回路单元并输出具有相同和/或不同参数的电源。
3.所述能量调制模块①与所述能量发射模块②之间有电连接，所述能量调制模块①将输入的电能调制成适宜所述能量发射模块②需要的调制电流并通过电连接传输给所述能量发射模块②；
所述能量发射模块②收到从所述能量调制模块①输送的电流后根据需要将这些电流转化成能量波并将这些能量波以辐射或介质传导的方式传送给所述能量接收模块③；
所述能量接收模块③与所述电能处理模块④有电连接，所述能量接收模块③收到从所述电能发射模块②发射来的能量波后，将其转化为电能并通过与所述电源处理模块④的电连接输送至所述电源处理模块④；
所述电源处理模块⑤收到从所述能量接收模块①输送的电源后，将这些电源转化为合适负载使用的电源输出；
所述隔离采样模块⑤与所述电源处理模块④和所述能量调制模块①有数据连接，所述隔离采样模块⑤在所述电源处理模块④向外输出电源的时候，采集输出电源的电流、电压等参数，并将这些参数反馈给所述能量调制模块①，所述能量调制模块①收到所述隔离采样模块⑤发来的参数信息后将根据需要调制出适合负载需要强度和大小的电流；
一个所述能量接收模块③和一个所述电源处理模块④和一个所述隔离采样模块⑤构成一个输出回路单元，一个所述输出回路单元输出一种电流、电压参数的电源供负载使用，在所述能量发射模块②的能量波辐射范围之内，可以根据需要设定若干个所述输出回路单元，每个输出回路单元输出的电源参数既可以输出具有相同参数的电源、也可以输出具有不同参数的电源。
4.根据权利1所述波导传能式电源变换器，其特征在于，它包含一个能量调制模块①，所述能量调制模块①是一个可以将电源调制成适宜所述能量发射模块②需要的调制电流的装置；
所述能量调制模块①与所述能量发射模块②之间有电连接，所述能量调制模块①将调制后的调制电流输送给所述能量发射模块②。
5.根据权利1所述波导传能式电源变换器，其特征在于，它包含一个能量发射模块，所述能量发射模块是一个可以将所述能量调制模块①输送过来的调制电流转换为能量波并向所述能量接收模块③发射的装置，与所述能量调制模块②有电连接；
所述能量波包括但不限于以交变磁场、激光、可见光、红外线或无线电波等形式存在的电磁波，和/或以超声波、次声波、声波等形式存在的机械波；
所述能量发射模块②发射能量波的方式包括但不限于辐射、传导等任何可以输送能量波的方式或途径。
6.根据权利1所述波导传能式电源变换器，其特征在于，它包含一个能量接收模块，所述能量接收模块③是一个可以接收能量波并将其转化为电源的装置，所述能量接收模块③与所述电源处理模块④有电连接。
7.根据权利1或权利3或权利4所述波导传能式电源变换器，其特征在于，所述能量接收模块③与所述能量发射模块②之间没有任何电气连接，需要的时候，在所述能量接收模块③与所述能量发射模块②之间还可以插入合适的绝缘介质以增加所述能量接收模块③和所述能量发射模块②之间的绝缘强度，或者插入合适的绝缘机械波传导介质以加强或实现所述能量发射模块②和所述能量接收模块③之间能量波的传导。
8.根据权利1所述波导传能式电源变换器，其特征在于，它包含一个电源处理模块，所述电源处理模块④是一个具有将高能电流整流并输出的电源处理装置，与所述能量接收模块③有电连接，与所述隔离采集模块⑤有信号连接；
根据权利1所述波导传能式电源变换器，其特征在于，它包含一个隔离采集模块，所述隔离采集模块⑤是一个由微控制器、数字光耦、数模转换器和辅助电源等构建而成的数据处理装置，具有信息采集、信息传递和处理功能，所述隔离采集模块⑤与所述电源处理模块④和能量调制模块①有信号连接；
所述隔离采样模块⑤采集所述电源处理模块④输出的电源参数并传递给所述能量调制模块①，所述能量调制模块①根据所述隔离采集模块⑤发来的数据调制出符合负载需要的高能电流。
9.根据权利1至7所述波导传能式电源变换器，其特征在于，一个所述能量接收模块①和一个电源处理模块④和一个隔离采集模块⑤构成一个输出回路单元，一个所述输出回路单元输出一路电源供合适的负载使用；
根据权利1至8所述波导传能式电源变换器，其特征在于，在所述能量发射模块②发射的能量波可以辐射的范围内，可以根据需要设定一个或若干个所述输出回路单元向外输出若干路电源，所述各输出回路单元输出的电源既可以是具有相同电流、电压等电参数的电源，也可以是具有不同电流、电压等电参数的电源。
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