JPWO2018185810A1 - Contactless power supply system - Google Patents
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Abstract
本発明に係る非接触給電システムは、第1整流回路の出力を任意の直流電圧に変換する直流変換回路と、直流変換回路が出力した直流電圧を高周波電力に変換するインバータ回路と、インバータ回路が出力した高周波電力が供給される第1コイルと、を有する給電装置と、第1コイルから高周波電力を受電する第2コイルと、第2コイルが受電した高周波電力を整流する第2整流回路と、第2整流回路の出力を任意の直流電流に変換し、光源に出力する電流制御回路と、を有する受電装置と、を備え、インバータ回路は、予め設定された周波数及びデューティ比でスイッチング素子が駆動される共振型インバータにより構成され、制御部は、直流変換回路の直流電圧を可変させて、受電装置から光源へ出力させる電力を変化させる。A contactless power supply system according to the present invention includes a DC conversion circuit that converts an output of a first rectifier circuit into an arbitrary DC voltage, an inverter circuit that converts a DC voltage output from the DC conversion circuit into high-frequency power, and an inverter circuit. A power supply device having a first coil to which the output high-frequency power is supplied; a second coil that receives high-frequency power from the first coil; a second rectifier circuit that rectifies the high-frequency power received by the second coil; A power receiving device having a current control circuit that converts an output of the second rectifier circuit into an arbitrary direct current and outputs the direct current to the light source, and the inverter circuit is driven by the switching element at a preset frequency and duty ratio The control unit varies the DC voltage of the DC conversion circuit to change the power output from the power receiving apparatus to the light source.
Description
本発明は、非接触給電によって光源へ電力を供給する非接触給電システムに関する。 The present invention relates to a non-contact power supply system that supplies power to a light source by non-contact power supply.
従来の非接触給電システムにおいては、例えば、受電装置へ非接触で電力を給電する給電装置にインバータ回路を備え、インバータ回路の駆動周波数及び導通比(デューティ比)を制御することで、受電装置に供給する電力を可変するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In a conventional non-contact power feeding system, for example, a power feeding device that feeds power in a non-contact manner to a power receiving device is provided with an inverter circuit, and by controlling the drive frequency and conduction ratio (duty ratio) of the inverter circuit, There has been proposed one that varies the power to be supplied (see, for example, Patent Document 1).
LED(Light Emitting Diode)又は有機EL(Electroluminescence)などの光源を点灯する照明器具においては、光源の明るさを可変する調光機能が求められる。このため、交流電源から光源へ非接触で電力を給電する場合には、広い範囲で給電電力を可変することが必要となる。 In a lighting fixture that lights a light source such as an LED (Light Emitting Diode) or an organic EL (Electroluminescence), a dimming function that varies the brightness of the light source is required. For this reason, when power is supplied from an AC power source to a light source in a non-contact manner, it is necessary to vary the power supply in a wide range.
しかしながら、特許文献1に記載の技術を、光源へ電力を供給する給電装置に適用すると、広い範囲で給電電力を可変するためにインバータ回路の駆動周波数及びデューティ比を大きく変化させる必要があり、スイッチング損失が大きくなる課題がある。また、スイッチング損失によって調光時の伝送効率が低下し、また、熱が発生するという課題がある。 However, when the technique described in Patent Document 1 is applied to a power supply device that supplies power to a light source, it is necessary to greatly change the drive frequency and duty ratio of the inverter circuit in order to vary the power supply in a wide range. There is a problem that loss increases. In addition, there is a problem in that transmission efficiency at the time of dimming is reduced due to switching loss, and heat is generated.
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、非接触給電によって光源へ電力を供給する非接触給電システムにおいて、給電装置から光源へ出力させる電力を可変する際のスイッチング損失を低減することができる非接触給電システムを得るものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and in a non-contact power feeding system that supplies power to a light source by non-contact power feeding, switching loss when changing the power output from the power feeding device to the light source. It is possible to obtain a non-contact power feeding system that can reduce power consumption.
本発明に係る非接触給電システムは、交流電源から入力される交流電力を整流する第1整流回路と、前記第1整流回路の出力を任意の直流電圧に変換する直流変換回路と、前記直流変換回路が出力した前記直流電圧を高周波電力に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路が出力した前記高周波電力が供給される第1コイルと、前記直流変換回路を制御する制御部と、を有する給電装置と、前記第1コイルから前記高周波電力を受電する第2コイルと、前記第2コイルが受電した前記高周波電力を整流する第2整流回路と、前記第2整流回路の出力を任意の直流電流に変換し、光源に出力する電流制御回路と、を有する受電装置と、を備え、前記インバータ回路は、スイッチング素子と共振回路とを有し、予め設定された周波数及びデューティ比で前記スイッチング素子が駆動される共振型インバータにより構成され、前記制御部は、前記直流変換回路の前記直流電圧を可変させて、前記受電装置から前記光源へ出力させる電力を変化させるものである。 A contactless power supply system according to the present invention includes a first rectifier circuit that rectifies AC power input from an AC power supply, a DC converter circuit that converts an output of the first rectifier circuit into an arbitrary DC voltage, and the DC converter. A power supply apparatus comprising: an inverter circuit that converts the DC voltage output from the circuit into high-frequency power; a first coil that is supplied with the high-frequency power output from the inverter circuit; and a control unit that controls the DC conversion circuit. A second coil that receives the high-frequency power from the first coil, a second rectifier circuit that rectifies the high-frequency power received by the second coil, and an output of the second rectifier circuit to an arbitrary direct current A power receiving device having a current control circuit for converting and outputting to a light source, and the inverter circuit includes a switching element and a resonance circuit, and has a preset frequency and frequency. The control unit is configured to change the power output from the power receiving device to the light source by changing the DC voltage of the DC conversion circuit. is there.
本発明は、インバータ回路が共振型インバータにより構成され、直流変換回路の直流電圧を可変させて、受電装置から光源へ出力させる電力を変化させる。
このため、給電装置から光源へ出力させる電力を可変する際のスイッチング損失を低減することができる。In the present invention, the inverter circuit is constituted by a resonance type inverter, and the DC voltage of the DC conversion circuit is varied to change the power output from the power receiving device to the light source.
For this reason, the switching loss at the time of changing the electric power output to a light source from an electric power feeder can be reduced.
以下に、本発明の実施の形態に係る非接触給電システムを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Below, the non-contact electric power feeding system which concerns on embodiment of this invention is demonstrated in detail based on drawing. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る非接触給電システムを示すブロック図である。
図1に示すように、非接触給電システムは、給電装置1と受電装置2とを備える。給電装置1は、交流電源3から入力される交流電力を高周波の交流電力に変換し、給電コイル11に供給することで非接触により電力を伝送する。受電装置2は、受電コイル21によって、給電装置1から非接触により電力を受電し、負荷であるLED22へ電力を出力する。また、受電装置2は、LED22へ供給する電流を調整することでLED22の明るさを可変する調光制御を行う。Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a non-contact power feeding system according to Embodiment 1 of the present invention.
As shown in FIG. 1, the non-contact power feeding system includes a power feeding device 1 and a
(給電装置1の構成)
図2は、本発明の実施の形態1に係る非接触給電システムの給電装置を示す回路図である。
図2に示すように、給電装置1は、給電コイル11と、直流変換回路12と、共振インバータ13と、給電側制御部14と、給電側通信部15と、給電側整流回路16と、入力フィルタ17と、コンデンサ18とを備えている。(Configuration of power supply device 1)
FIG. 2 is a circuit diagram showing a power feeding device of the non-contact power feeding system according to Embodiment 1 of the present invention.
As shown in FIG. 2, the power feeding device 1 includes a
入力フィルタ17は、交流電源3から入力される電流に重畳する高周波成分を低減する。入力フィルタ17は、コイル171、およびコンデンサ172を有する。コイル171は、交流電源3に直列接続される。コイル171の一端は交流電源3の一端に接続され、コイル171の他端はコンデンサ172、並びに給電側整流回路16に接続される。
The
給電側整流回路16は、入力フィルタ17と直流変換回路12との間に配置される。給電側整流回路16は、交流電源3から供給される交流電圧を直流電圧に変換する機能を有する。
給電側整流回路16は、例えば、4つのダイオードを組み合わせたダイオードブリッジで構成されている。なお、給電側整流回路16の構成はこれに限定されるものではなく、単方向導通素子であるMOSFET(Metal Oxide Semiconductor−Field Effect Transistor)を組み合わせて構成してもよい。The power supply
The power supply
コンデンサ18は、給電側整流回路16の出力電圧を平滑する。
The
直流変換回路12は、コンデンサ18と共振インバータ13との間に配置される。直流変換回路12は、コンデンサ18によって平滑された給電側整流回路16の出力電圧を、任意の直流電圧に変換する。
The DC conversion circuit 12 is disposed between the
直流変換回路12は、例えば、昇圧チョッパ回路によって構成される。昇圧チョッパ回路である直流変換回路12は、スイッチング素子であるMOSFET121と、コイル122と、ダイオード123とを有する。
なお、直流変換回路12の構成としては、昇圧チョッパ回路の他、昇降圧チョッパ回路、フライバック回路、フライフォワード回路、SEPIC、Zetaコンバータ、Cukコンバータなどの回路により構成することができる。The DC conversion circuit 12 is configured by, for example, a boost chopper circuit. The DC conversion circuit 12 that is a step-up chopper circuit includes a
In addition, as a structure of the direct current | flow conversion circuit 12, it can comprise with circuits, such as a step-up / step-down chopper circuit, a flyback circuit, a fly forward circuit, a SEPIC, a Zeta converter, a Cuk converter, other than a step-up chopper circuit.
MOSFET121のドレインは、直流母線の正極側において、コイル122とダイオード123とに接続される。
MOSFET121のソースは、直流母線の負極側において、コンデンサ18と平滑コンデンサ124とに接続される。
MOSFET121のゲートは、給電側制御部14に接続される。MOSFET121のゲートには、給電側制御部14から出力される制御信号が入力され、オン、オフ制御が行われる。The drain of
The source of
The gate of the
コイル122は、直流母線の正極側において、コンデンサ18とMOSFET121との間に配置される。
コイル122の一端はコンデンサ18の一端に接続され、コイル122の他端はMOSFET121とダイオード123とに接続される。
One end of the
ダイオード123は、直流母線の正極側において、MOSFET121と平滑コンデンサ124との間に配置される。
ダイオード123のアノードは、コイル122とMOSFET121に接続される。ダイオード123のカソードは、平滑コンデンサ124に接続される。The
The anode of the
直流変換回路12は、MOSFET121がオン、オフ制御されることにより、給電側整流回路16の出力電圧を昇圧し、平滑コンデンサ124に出力する。また、後述する制御を行うことで、入力電流の高調波を低減し、力率を改善する機能をもたせることができる。
The DC conversion circuit 12 boosts the output voltage of the power supply
平滑コンデンサ124は、直流母線において、直流変換回路12の出力と共振インバータ13との間に配置される。平滑コンデンサ124の一端は直流母線の正極側に接続され、平滑コンデンサ124の他端は直流母線の負極側に接続される。平滑コンデンサ124は、直流変換回路12の出力電圧を平滑にする。
共振インバータ13は、直流変換回路12と給電コイル11との間に配置される。共振インバータ13は、直流変換回路12が出力した直流電圧を数MHzの高周波電力に変換する。
The
共振インバータ13は、例えば、電流共振型のE級インバータによって構成される。共振インバータ13は、スイッチング素子131と、コンデンサ132と、コンデンサ133と、コイル134とを有している。
なお、共振インバータ13の構成はこれに限るものではなく、公知の他の回路構成を適用することもできる。The
The configuration of the
コンデンサ132の一端は直流母線の正極側に接続され、コンデンサ132の他端は直流母線の負極側に接続される。
One end of the
スイッチング素子131の一端は、直流母線の正極側において、コンデンサ132とコンデンサ133とに接続される。
スイッチング素子131の他端は、直流母線の負極側において、コンデンサ132と給電コイル11とに接続される。One end of the
The other end of the
コンデンサ133は、直流母線の正極側において、スイッチング素子131とコイル134との間に配置される。
コイル134は、直流母線の正極側において、コンデンサ133と給電コイル11との間に接続される。
The
共振インバータ13は、スイッチング素子131をオン、オフ制御することにより、直流変換回路12の出力電圧を高周波の交流電力に変換する。また、共振インバータ13は、給電コイル11に出力する場合において、コイル134、コンデンサ132、133の共振を利用して、数MHzを超える高周波の交流電流を、スイッチング損失の増加を抑制しつつ出力することができる。
The
即ち、給電コイル11と、コイル134と、コンデンサ132と、コンデンサ133とが共振回路を構成する。共振インバータ13は、予め設定された周波数及びデューティ比でスイッチング素子131が駆動される。これにより、共振回路の共振現象により生じた、電流がゼロとなるタイミングで、スイッチング素子131のスイッチングが行われる。このようなスイッチングをソフトスイッチングと称する。
なお、共振インバータ13を電圧共振型のインバータで構成した場合には、電圧がゼロとなるタイミングでスイッチングが行われる。That is, the feeding
When the
なお、スイッチング素子131としては、シリコンを材料としたMOSFETを使用することができる。また、MOSFETの代わりに窒化ガリウムを材料としたGaN−HEMTを用いることができる。GaN−HEMTを使用する場合、MOSFETに比べて高速にオン、オフ動作が可能である。このため、GaN−HEMTを使用すると、スイッチング損失が少なく、共振インバータにおいて1MHzを超えるような周波数で動作する場合において、回路の損失を抑制でき、また温度上昇も抑制することができる。
As the
給電コイル11は、共振インバータ13の出力に接続される。給電コイル11は、導線を同一平面上に巻線した構成である。給電コイル11には、共振インバータ13が出力した高周波電力が供給される。
The feeding
給電コイル11は、受電コイル21と磁気的に結合されている。給電コイル11は、受電コイル21と磁気的に結合していることで、共振インバータ13が出力した高周波電力を受電装置2に対して非接触により伝送する。
なお、非接触による電力伝送の方式は磁界共鳴方式、電界共鳴方式の他、電磁誘導方式のいずれかの方式を用いることができる。The
As a non-contact power transmission method, any one of a magnetic resonance method, an electric field resonance method, and an electromagnetic induction method can be used.
給電側制御部14は、制御回路141と、電圧検出回路142と、演算部143とを備える。
The power supply side control unit 14 includes a control circuit 141, a
電圧検出回路142は、平滑コンデンサ124の電圧を検出する。即ち、電圧検出回路142は、直流変換回路12の出力電圧を検出する。
電圧検出回路142としては、例えば、抵抗による分圧回路で構成される。分圧回路は、抵抗を直列接続した直列抵抗体の一端が正極側直流母線に接続されると共に、当該直列抵抗体の他端が負極側直流母線に接続されることで、平滑コンデンサ124に印加される電圧を分圧する回路である。
なお、電圧検出回路142は、平滑コンデンサ124の電圧を検出する構成であれば良く、任意のセンサを用いることができる。The
The
The
演算部143は、受電装置2から光源であるLED22へ出力させる電力の目標値に関する情報が入力される。演算部143は、電力の目標値に関する情報に応じて、直流変換回路12の出力電圧の目標値を定める。
The
制御回路141は、予め設定された周波数及びデューティ比で、共振インバータ13のスイッチング素子131のオン、オフを制御する。
The control circuit 141 controls on / off of the
制御回路141は、直流変換回路12の出力電圧が、演算部143が定めた出力電圧の目標値となるように、MOSFET121のオン、オフを制御する。
The control circuit 141 controls on / off of the
なお、給電側制御部14は、回路デバイスなどのハードウェアで実現することもできるし、マイコンやCPUなどの演算装置上で実行されるソフトウェアとして実現することもできる。 The power supply side control unit 14 can be realized by hardware such as a circuit device, or can be realized as software executed on an arithmetic device such as a microcomputer or CPU.
給電側通信部15は、受電装置2から送信された、電力の目標値に関する情報を受信する。受信した情報を給電側制御部14へ入力する。
給電側通信部15は、例えば、無線LAN、Bluetooth(登録商標)、赤外線通信、NFC(Near Field Communication:近距離無線通信)など、任意の通信規格に適合した無線通信インターフェースによって構成される。The power supply
The power supply
なお、給電側整流回路16は、本発明における「第1整流回路」に相当する。
また、共振インバータ13は、本発明における「インバータ回路」に相当する。
また、給電コイル11は、本発明における「第1コイル」に相当する。
また、給電側通信部15は、本発明における「第1通信部」に相当する。
また、給電側制御部14は、本発明における「制御部」に相当する。The power supply
The
The feeding
The power supply
The power supply side control unit 14 corresponds to a “control unit” in the present invention.
(直流変換回路12の動作)
直流変換回路12に力率改善機能をもたせる場合の制御の例を詳細に説明する。(Operation of DC conversion circuit 12)
An example of control when the DC conversion circuit 12 is provided with a power factor improving function will be described in detail.
図3は、本発明の実施の形態1に係る非接触給電システムの直流変換回路の動作を示す波形である。
図3の縦軸は、上段から順に、交流電源3の入力電流、コイル122に流れる電流、MOSFET121のドレイン電圧、MOSFET121のゲート電圧を示し、横軸は時間を示す。
ただし、図3では説明のため、MOSFET121のゲート電圧をオン、オフする周期を実際よりも長く記載している。FIG. 3 is a waveform showing the operation of the DC conversion circuit of the non-contact power feeding system according to Embodiment 1 of the present invention.
The vertical axis in FIG. 3 indicates the input current of the
However, in FIG. 3, for the sake of explanation, the cycle of turning on and off the gate voltage of the
MOSFET121がオンされたとき、交流電源3、給電側整流回路16、コイル122、およびMOSFET121により閉回路が形成され、交流電源3がコイル122を介して短絡される。そのため閉回路に交流電源3からの電流が流れ、コイル122の電流が増加し、コイル122にエネルギーが蓄積される。
When the
制御回路141により設定されたオン時間が経過すると、MOSFET121がオフされ、コイル122、ダイオード123、平滑コンデンサ124により閉回路が形成される。これにより、コイル122の電流が減少し、コイル122に蓄積されたエネルギーが放出され、平滑コンデンサ124に充電される。
When the ON time set by the control circuit 141 elapses, the
コイル122の電流がゼロになると、制御回路141によりMOSFET121が再びオンされる。このように、コイル122の電流がゼロとなるタイミングでスイッチングを行う制御は、電流臨界モード制御と呼ばれる。
When the current of the
一連のMOSFET121のオン、オフ動作により、コイル122に流れる電流は、三角波状の波形となり、その頂点は点線で示すような正弦波の包絡線になる。
このとき、交流電源3から入力される電流は、入力フィルタ17により平滑化され、コイル122に流れる電流の平均値が入力され、正弦波状の電流波形となる。したがって、力率が改善される。By the on / off operation of the series of
At this time, the current input from the
さらに、制御回路141は、電圧検出回路142が検出する直流変換回路12の出力電圧が、演算部143が定めた出力電圧の目標値に追従するよう、フィードバック制御を行う。
Further, the control circuit 141 performs feedback control so that the output voltage of the DC conversion circuit 12 detected by the
フィードバック制御する際、MOSFET121のオン時間が大きく変化してしまうと、コイル122に流れる電流の頂点の包絡線が正弦波にならず、入力電流を正弦波状にすることができない。
このため、フィードバック制御の応答時間を、フィードバック制御のループゲインが交流電源3の1周期の1/2周期以上で1倍(0dB)以下となるように設定する。言い換えると、交流電源3の周波数の2倍以下の周波数で1倍(0dB)以下となるように設定する。When feedback control is performed, if the ON time of the
For this reason, the feedback control response time is set so that the loop gain of the feedback control is not less than 1/2 of one cycle of the
例えば電源周波数が50Hzの場合、その半周期(半波)にあたる100Hz以下、すなわち周期10msec以上で定電圧フィードバック制御のループゲインを1倍(0dB)以下とする。そして、定電圧フィードバック制御を電源周期の1/2より短い周期で応答しないように設定する。これにより、電源周期の1/2周期以内においては、MOSFET121のオン時間の変動が抑制され、コイル122に流れる電流の頂点の包絡線が正弦波状の波形となる。
For example, when the power supply frequency is 50 Hz, the loop gain of constant voltage feedback control is set to 1 (0 dB) or less at a frequency of 100 Hz or less corresponding to a half cycle (half wave), that is, a cycle of 10 msec or more. The constant voltage feedback control is set so as not to respond in a cycle shorter than ½ of the power cycle. Thus, fluctuations in the on-time of the
また、フィードバック制御において、MOSFET121のオン時間の更新周期を交流電源3の周期の半分、あるいは半分より長い周期とすることによっても、同様の効果を得ることができる。
Further, in the feedback control, the same effect can be obtained by setting the update period of the ON time of the
(受電装置2の構成)
図4は、本発明の実施の形態1に係る非接触給電システムの受電装置を示す回路図である。
図4に示すように、受電装置2は、受電コイル21と、受電側整流回路23と、電流制御回路24と、受電側制御部25と、受電側通信部26と、電流センサ27とを備える。(Configuration of power receiving device 2)
FIG. 4 is a circuit diagram showing a power receiving device of the non-contact power feeding system according to Embodiment 1 of the present invention.
As illustrated in FIG. 4, the
受電コイル21は、導線を同一平面上に巻線した構成である。受電コイル21は、給電コイル11と磁気的に結合されている。
受電コイル21は、給電装置1の給電コイル11から送信された高周波電力を受電する。受電コイル21は、給電コイル11から送信された高周波電力を受電側整流回路23に出力する。The
The
受電側整流回路23は、受電コイル21と電流制御回路24の間に配置される。受電側整流回路23は、受電コイル21が受電した高周波電力を整流し、電流制御回路24に出力する。
The power receiving
受電側整流回路23は、コイル231と、ダイオード232a、232b、232c、232dと、コンデンサ233a、233b、233c、233dとを有する。受電側整流回路23は、共振型整流回路により構成されている。受電側整流回路23は、数MHzを超える高周波の交流電力においても、コンデンサ、コイルの共振周波数を適切に設定することで、少ないスイッチング損失で、受信した高周波電力を整流することができる。
The power receiving
電流制御回路24は、負荷であるLED22に流す電流を制御する。電流制御回路24は、受電側整流回路23が出力した直流電圧を、LED22に入力可能な直流電流に変換する。
The
電流制御回路24は、例えば、降圧チョッパ回路によって構成される。電流制御回路24は、MOSFET241と、コイル244と、ダイオード243と、コンデンサ242と、平滑コンデンサ245とを有する。
なお、電流制御回路24の構成としては、降圧チョッパ回路の他、昇降圧チョッパ回路、フライバック回路、フライフォワード回路、SEPIC、Zetaコンバータ、Cukコンバータなどの回路により構成することができる。The
The
コンデンサ242の一端は直流母線の正極側に接続され、コンデンサ242の他端は直流母線の負極側に接続される。
One end of the
MOSFET241は、直流母線の正極側に配置される。
MOSFET241のドレインは、コンデンサ242に接続される。
MOSFET241のソースは、ダイオード243とコイル244とに接続される。
MOSFET241のゲートには、受電側制御部25から出力される制御信号が入力され、オン、オフ制御が行われる。
The drain of the
The source of the
A control signal output from the power receiving
ダイオード243のカソードは、MOSFET241とコイル244とに接続される。ダイオード243のアノードは、平滑コンデンサ245とコンデンサ242とに接続される。
The cathode of the
平滑コンデンサ245の一端は直流母線の正極側に接続され、平滑コンデンサ245の他端は直流母線の負極側に接続される。平滑コンデンサ245は、LED22に出力する電流を平滑にする。
One end of the smoothing capacitor 245 is connected to the positive side of the DC bus, and the other end of the smoothing capacitor 245 is connected to the negative side of the DC bus. The smoothing capacitor 245 smoothes the current output to the
電流センサ27は、LED22に流れる電流を検出し、検出結果に関する信号を受電側制御部25に送信する。
電流センサ27としては、例えば、シャント抵抗を用いる構成の他、ホールセンサを用いる構成がある。The
Examples of the
受電装置2の負荷であるLED22は、例えば、複数のLEDを直接に接続したLED群で構成される。LED群の一端は直流母線の正極側に接続され、LED群の他端は直流母線の負極側に接続される。
The
受電側制御部25は、制御回路251と、電圧検出回路252と、電流検出回路253と、電力演算部254とを備える。
The power receiving
電圧検出回路252は、LED22へ印加される電圧を検出する。
電流検出回路253は、LED22に流れる電流を検出する。
電力演算部254は、電圧検出回路252及び電流検出回路253の検出結果に基づき、LED22の出力電力を演算する。The
The
The
制御回路251は、電流検出回路253の検出結果に基づいて、電流制御回路24のMOSFET241をオン、オフ制御するための信号を出力する。
The
受電側通信部26は、給電側通信部15との間で無線通信を行う。受電側通信部26は、受電装置2から光源であるLED22へ出力させる電力の目標値に関する情報を送信する。受電側通信部26は、例えば、無線LAN、Bluetooth(登録商標)、赤外線通信、NFC(Near Field Communication:近距離無線通信)など、任意の通信規格に適合した無線通信インターフェースによって構成される。
The power receiving
なお、受電コイル21は、本発明における「第2コイル」に相当する。
また、受電側整流回路23は、本発明における「第2整流回路」に相当する。
また、受電側通信部26は、本発明における「第2通信部」に相当する。
また、電圧検出回路252は、本発明における「電圧センサ」に相当する。The
The power receiving
The power receiving
The
(電流制御回路24の動作)
図5は、本発明の実施の形態1に係る非接触給電システムの電流制御回路の動作を示す波形である。
図5の縦軸は、上段から順に、LED22に流れる電流、コイル244に流れる電流、MOSFET241の制御信号(ゲート電圧)を示し、横軸は時間を示す。(Operation of the current control circuit 24)
FIG. 5 is a waveform showing the operation of the current control circuit of the non-contact power feeding system according to Embodiment 1 of the present invention.
The vertical axis of FIG. 5 indicates the current flowing through the
MOSFET241のゲートにオン信号が入力されると、コンデンサ242、MOSFET241、コイル244、平滑コンデンサ245を通る電流経路が形成され、コイル244の電流が増加する。
When an ON signal is input to the gate of the
このとき、コイル244に流れる電流は三角波状の波形となるが、LED22に出力される電流は、平滑コンデンサ245により平滑化され、コイル244に流れる電流の平均値が出力される。
At this time, the current flowing through the
LED22を調光するため、LED22の電流を制御する際は、MOSFET241をターンオンするスイッチング周期Tswを一定とし、オン時間Tonを出力電流の目標値によって可変する制御を行う。このように、オン期間を調整することにより所望の出力を得る制御方法であり、スイッチング周期Tswに対するオン時間Tonの割合をデューティと呼ぶことから、本方式はデューティ制御と呼ばれる。
When dimming the
受電側制御部25は、調光率に応じて、電流制御回路24がLED22に出力する出力電流の目標値を予め記憶している。受電側制御部25は、例えば、内部に記録部を備え、複数の調光率について出力電流の目標値が記憶される。
The power receiving
受電側制御部25は、例えば、調光スイッチ(図示せず)から入力された調光率の情報を取得する。そして、受電側制御部25は、取得した調光率に応じて、LED22の出力電流の目標値を設定する。
The power receiving
なお、出力電流の目標値の設定はこれに限定されない。例えば、受電側制御部25は、受電側通信部26を介して、外部の機器から調光率の情報を取得し、出力電流の目標値を設定しても良い。
また、調光率の情報としては、例えば、LED22の定格出力を100%とし消灯を0%として、0〜100%の範囲の数値情報であっても良いし、暗い、普通、明るいなど、明るさに応じた複数の識別情報などでも良い。The setting of the target value of the output current is not limited to this. For example, the power receiving
The information on the dimming rate may be numerical information in the range of 0 to 100%, for example, with the rated output of the
受電側制御部25は、電流センサ27が検出したLED22の電流に基づいて、電流制御回路24のMOSFET241をオン、オフ制御するための信号を出力する。
Based on the current of the
ここで、受電装置2がLED22へ供給する電力は、給電装置1から伝送されるため、LED22を調光する場合には、給電装置1から受電装置2へ給電する電力を変化させる必要がある。
上述したように、給電装置1の共振インバータ13は、固定周波数、固定デューティでソフトスイッチング動作を行う。このため、LED22の調光に応じて受電装置2の出力電力を可変するために、直流変換回路12の出力電圧を可変する制御を行う。
調光時の直流変換回路12の動作の詳細を、図6、図7により説明する。Here, since the power supplied from the
As described above, the
Details of the operation of the DC conversion circuit 12 during dimming will be described with reference to FIGS.
(調光時の直流変換回路12の動作)
図6は、本発明の実施の形態1に係る非接触給電システムの動作を示すフローチャートである。
図7は、本発明の実施の形態1に係る非接触給電システムの動作波形の例である。
図7の縦軸は、上段から順に、直流変換回路12の出力電圧、共振インバータ13の出力電流、LED22の出力電力を示し、横軸は時間を示す。
以下、図6の各ステップに基づき、図7を参照しつつ説明する。(Operation of DC conversion circuit 12 during dimming)
FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the non-contact power feeding system according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 7 is an example of operation waveforms of the non-contact power feeding system according to Embodiment 1 of the present invention.
The vertical axis in FIG. 7 indicates the output voltage of the DC conversion circuit 12, the output current of the
Hereinafter, based on each step of FIG. 6, it demonstrates, referring FIG.
受電装置2の受電側制御部25は、調光率の変更の有無を判定する(S001)。
The power receiving
調光スイッチ(図示せず)又は受電側通信部26から調光率を変更する入力があると(S001:YES)、受電側制御部25は、調光率に応じたLED22の出力電流の目標値を設定する。また、受電側制御部25の電力演算部254は、LED22の出力電流の目標値から、LED22へ出力する電力の目標値を求める。
この電力の目標値は、電圧検出回路252の検出結果と電流の目標値とから求めても良いし、電流検出回路253及び電圧検出回路252の検出結果に基づく現在の電力の実測値と、現在の調光率と変更後の調光率との比率から求めてもよい。
受電側通信部26は、LED22へ出力する電力の目標値に関する情報を、給電装置1へ送信する(S002)。When there is an input for changing the dimming rate from the dimming switch (not shown) or the power receiving side communication unit 26 (S001: YES), the power receiving
The target value of power may be obtained from the detection result of the
The power receiving
ここで、LED22へ出力する電力の目標値に関する情報としては、例えば、電力の目標値そのものでも良いし、LED22を定電圧負荷とみなして、電流の目標値を用いても良い。また例えば、調光率の情報を、LED22へ出力する電力の目標値に関する情報とみなしても良い。
Here, as the information on the target value of the power output to the
給電装置1の給電側通信部15は、受電側通信部26から送信された、LED22の電力の目標値に関する情報を受信する。
給電側制御部14の演算部143は、LED22の電力の目標値に関する情報に応じて、直流変換回路12の出力電圧の目標値を設定する(S003)。The power supply
The
演算部143は、LED22の電力の目標値に対応して、直流変換回路12の出力電圧の目標値を、予め記憶している。演算部143は、例えば、内部に記録部を備え、複数の電力の目標値について、直流変換回路12の出力電圧の目標値が記憶される。
ここで、直流変換回路12の出力電圧の目標値は、LED22の電力の目標値が大きいほど高く設定されている。The
Here, the target value of the output voltage of the DC conversion circuit 12 is set higher as the target value of the power of the
制御回路141は、直流変換回路12の出力電圧が、演算部143が定めた出力電圧の目標値となるように、MOSFET121のオン、オフを制御する。
以降、ステップS001へ戻り、上述の動作を繰り返す。The control circuit 141 controls on / off of the
Thereafter, the process returns to step S001, and the above operation is repeated.
このような動作により、例えば図7に示すように、時間t1までにおいて、LED22の出力電力がP1に対して、直流変換回路12の出力電圧がV1に設定される。このとき、共振インバータ13の出力電流がI1となる。
次に、時間t1からt2において、LED22の電力の目標値がP1からP2に増加されると、直流変換回路12の出力電圧がV1からV2に増加する。このとき、共振インバータ13の出力電流がI1からI2に増加する。
更に、時間t2以降において、LED22の電力の目標値がP2からP1に減少されると、直流変換回路12の出力電圧がV2からV1に減少する。このとき、共振インバータ13の出力電流がI2からI1に減少する。By such an operation, for example, as shown in FIG. 7, until the time t1, the output power of the
Next, when the target value of the power of the
Further, after time t2, when the target value of the power of the
このように、給電側制御部14は、LED22の電力が大きいほど直流変換回路12の出力電圧の目標値を高く設定する。このため、直流変換回路12の出力電圧が高いほど、共振インバータ13の出力電流が大きくなるため、給電装置1が出力する電力を大きくすることができる。
また、給電側制御部14は、LED22の電力が小さいほど直流変換回路12の出力電圧の目標値を低く設定する。このため、直流変換回路12の出力電圧が低いほど、共振インバータ13の出力電流が小さくなるため、給電装置1が出力する電力を小さくすることができる。Thus, the power supply side control unit 14 sets the target value of the output voltage of the DC conversion circuit 12 higher as the power of the
Moreover, the power supply side control part 14 sets the target value of the output voltage of the DC converter circuit 12 so that the electric power of LED22 is small. For this reason, since the output current of the
以上のように本実施の形態1においては、共振インバータ13は、スイッチング素子と共振回路とを有し、予め設定された周波数及びデューティ比でスイッチング素子が駆動される共振型インバータにより構成されている。また、給電側制御部14は、直流変換回路12の直流電圧を可変させて、受電装置2から光源へ出力させる電力を変化させる。
このため、受電装置2からLED22へ出力させる電力を可変する際のスイッチング損失を低減することができる。よって、調光時の伝送効率の低下を抑制することができ、スイッチング素子の発熱を抑制することができる。As described above, in the first embodiment, the
For this reason, the switching loss at the time of changing the electric power output from the
また、本実施の形態1においては、給電側制御部14は、共振回路の共振現象により生じた、電流がゼロとなるタイミング又は電圧がゼロとなるタイミングで、スイッチング素子のスイッチングを行う。
このようなソフトスイッチングにより、受電装置2からLED22へ出力させる電力を可変する際のスイッチング損失を低減することができる。In the first embodiment, the power supply side control unit 14 switches the switching element at the timing when the current becomes zero or the voltage becomes zero, which is generated by the resonance phenomenon of the resonance circuit.
With such soft switching, it is possible to reduce switching loss when changing the power output from the
また、本実施の形態1においては、給電側制御部14は、受電装置2からLED22へ出力させる電力の目標値に関する情報が入力され、電力の目標値に関する情報に応じて、直流変換回路12の直流電圧を可変する。
このため、LED22の電力に応じて、給電装置1が出力する電力を設定することができる。Further, in the first embodiment, the power supply side control unit 14 receives information on the target value of power to be output from the
For this reason, the electric power which the electric power feeder 1 outputs can be set according to the electric power of LED22.
また、本実施の形態1においては、給電側制御部14は、LED22の電力の目標値が大きいほど、直流変換回路12の直流電圧を高くする。
このため、LED22の電力に応じて、給電装置1が出力する電力を設定することができる。Moreover, in this Embodiment 1, the electric power feeding side control part 14 makes the DC voltage of the DC converter circuit 12 high, so that the target value of the electric power of LED22 is large.
For this reason, the electric power which the electric power feeder 1 outputs can be set according to the electric power of LED22.
なお、上記の説明においては、受電装置2から給電装置1に送信する情報として、LED22の電圧、電流から得た電力の情報を送信する場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、LED22へ出力させる電力の目標値に関する情報としては、LED22で消費する電力ではなく、LED22の電流値を送信してもよい。
In the above description, as information to be transmitted from the
受電装置2の負荷としてLED22を接続する場合、LED22は定電圧負荷であるとみなすことができる。そのため、予め、給電装置1の給電側制御部14にLED22の点灯時の電圧に関する情報を記憶しておくことで、受電装置2から送信されたLED22の電流の情報を用いて、給電装置1の給電側制御部14において、LED22の出力電力を推定することができる。
この場合、受電装置2における受電側制御部25は、LED22の電流と電圧から電力を演算する電力演算部254が不要となり、より簡易な構成にすることができ、受電装置2を小型化、低コスト化することができる。When the
In this case, the power receiving
また、上記の説明では、受電装置2の負荷がLEDの場合について説明したが、有機ELを負荷とした場合においても同様の制御を行うことができる。
In the above description, the case where the load of the
実施の形態2.
本実施の形態2においては、1つの給電装置1に対して受電装置2を複数備えた構成について説明する。
なお、以下の説明では、上記実施の形態1と同一部分には同一の符号を付し、実施の形態1との相違点を中心に説明する。
In the second embodiment, a configuration in which a plurality of
In the following description, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the difference from the first embodiment will be mainly described.
図8は、本発明の実施の形態2に係る非接触給電システムを示すブロック図である。
図8に示すように、非接触給電システムは、給電装置1と、受電装置2Aと、受電装置2Bとを備える。
給電装置1は、上記実施の形態1と同様に、交流電源3から入力される交流電力を高周波の交流電力に変換し、給電コイル11に供給することで非接触により電力を伝送する。
受電装置2Aは、受電コイル21Aによって、給電装置1から非接触により電力を受電し、負荷であるLED22Aへ電力を出力する。また、受電装置2Aは、LED22Aへ供給する電流を調整することでLED22Aの明るさを可変する調光制御を行う。
受電装置2Bは、受電コイル21Bによって、給電装置1から非接触により電力を受電し、負荷であるLED22Bへ電力を出力する。また、受電装置2Bは、LED22Bへ供給する電流を調整することでLED22Bの明るさを可変する調光制御を行う。
受電装置2A、2Bの構成は、上記実施の形態1で説明した受電装置2と同様である。FIG. 8 is a block diagram showing a non-contact power feeding system according to
As shown in FIG. 8, the non-contact power feeding system includes a power feeding device 1, a
Similarly to the first embodiment, the power feeding device 1 converts AC power input from the
The
The
The configuration of
なお、本実施の形態2では、受電装置2が2つの例を示しているが3つ以上であっても良い。
In the second embodiment, two examples of
(調光時の直流変換回路12の動作)
図9は、本発明の実施の形態2に係る非接触給電システムの動作を示すフローチャートである。
図10は、本発明の実施の形態2に係る非接触給電システムの動作波形の例である。
図10の縦軸は、上段から順に、直流変換回路12の出力電圧、共振インバータ13の出力電流、LED22Aの出力電力Pa、LED22Bの出力電力Pb、出力電力Paと出力電力Pbとを合計した合計電力Psumを示し、横軸は時間を示す。
以下、図9の各ステップに基づき、図10を参照しつつ説明する。(Operation of DC conversion circuit 12 during dimming)
FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the non-contact power feeding system according to
FIG. 10 is an example of operation waveforms of the non-contact power feeding system according to
The vertical axis in FIG. 10 is the sum of the output voltage of the DC conversion circuit 12, the output current of the
Hereinafter, based on each step of FIG. 9, it demonstrates, referring FIG.
上記実施の形態1と同様に、受電装置2A、2Bの受電側制御部25は、調光率の変更の有無を判定する(S011)。
調光率の変更があると(S001:YES)、受電装置2Aの受電側通信部26は、LED22Aへ出力する電力の目標値に関する情報を、給電装置1へ送信する。また、受電装置2Bの受電側通信部26は、LED22Bへ出力する電力の目標値に関する情報を、給電装置1へ送信する(S012)。Similar to the first embodiment, the power receiving
When there is a change in the dimming rate (S001: YES), the power receiving
給電装置1の給電側通信部15は、受電装置2A及び受電装置2Bのそれぞれから送信された、LED22A、22Bの電力の目標値に関する情報を受信する。
給電側制御部14の演算部143は、受電装置2A、2Bから送信されたLED22A、22Bへの電力の目標値を合計して、合計電力Psumを演算する(S013)。
給電側制御部14の演算部143は、合計電力Psumに応じて、直流変換回路12の出力電圧の目標値を設定する(S014)。The power feeding
The
The
演算部143は、合計電力Psumに対応して、直流変換回路12の出力電圧の目標値を、予め記憶している。演算部143は、例えば、内部に記録部を備え、複数の合計電力Psumの値について、直流変換回路12の出力電圧の目標値が記憶される。
ここで、直流変換回路12の出力電圧の目標値は、合計電力Psumの値が大きいほど高く設定されている。The
Here, the target value of the output voltage of the DC conversion circuit 12 is set higher as the total power Psum is larger.
制御回路141は、直流変換回路12の出力電圧が、演算部143が定めた出力電圧の目標値となるように、MOSFET121のオン、オフを制御する。
以降、ステップS011へ戻り、上述の動作を繰り返す。The control circuit 141 controls on / off of the
Thereafter, the process returns to step S011, and the above-described operation is repeated.
このような動作により、例えば図10に示すように、時間t1までにおいて、LED22Aの出力電力Pa1とLED22Bの出力電力Pb2の合計である合計電力Psum1に対して、直流変換回路12の出力電圧がV1に設定される。このとき、共振インバータ13の出力電流がI1となる。
次に、時間t1からt2において、LED22Aの電力の目標値がPa1からPa2に増加されると合計電力がPsum1からPsum2に増加し、これに伴い、直流変換回路12の出力電圧がV1からV2に増加する。このとき、共振インバータ13の出力電流がI1からI2に増加する。
更に、時間t2以降において、LED22Bの電力の目標値がPb2からPb1に減少されると合計電力がPsum2からPsum1に減少し、これに伴い、直流変換回路12の出力電圧がV2からV1に減少する。このとき、共振インバータ13の出力電流がI2からI1に減少する。By such an operation, for example, as shown in FIG. 10, until the time t1, the output voltage of the DC conversion circuit 12 is V1 with respect to the total power Psum1 that is the sum of the output power Pa1 of the
Next, when the target value of the power of the
Further, after the time t2, when the target value of the power of the
このように、給電側制御部14は、合計電力Psumが大きいほど直流変換回路12の出力電圧の目標値を高く設定する。このため、直流変換回路12の出力電圧が高いほど、共振インバータ13の出力電流が大きくなるため、給電装置1が出力する電力を大きくすることができる。
また、給電側制御部14は、合計電力Psumが小さいほど直流変換回路12の出力電圧の目標値を低く設定する。このため、直流変換回路12の出力電圧が低いほど、共振インバータ13の出力電流が小さくなるため、給電装置1が出力する電力を小さくすることができる。Thus, the power supply side control unit 14 sets the target value of the output voltage of the DC conversion circuit 12 higher as the total power Psum increases. For this reason, since the output current of the
Further, the power supply side control unit 14 sets the target value of the output voltage of the DC conversion circuit 12 to be lower as the total power Psum is smaller. For this reason, since the output current of the
以上のように本実施の形態2においては、受電装置2を複数備える。給電側通信部15は、複数の受電装置2のそれぞれから、電力の目標値に関する情報を受信し、給電側制御部14は、複数の電力の目標値の合計に応じて、直流変換回路12の直流電圧を可変する。
このため、複数の受電装置2は、それぞれの負荷であるLED22を個別に調光することができる。また、複数の受電装置2が個別に調光することにより、各受電装置2の出力する電力が変動する場合であっても、スイッチング損失の増加を抑制することができる。As described above, the second embodiment includes a plurality of
For this reason, the some
また、本実施の形態2においては、給電側制御部14は、電力の目標値の合計が大きいほど、直流変換回路12の直流電圧を高くする。
このため、複数の受電装置2のそれぞれが出力する電力に応じて、給電装置1が出力する電力を設定することができる。In the second embodiment, the power feeding side control unit 14 increases the DC voltage of the DC conversion circuit 12 as the total power target value increases.
For this reason, according to the electric power which each of the some
実施の形態3.
本実施の形態3においては、直流変換回路12の直流電圧が予め設定した下限値を下回る場合の動作について説明する。
なお、以下の説明では、上記実施の形態2と同一部分には同一の符号を付し、実施の形態2との相違点を中心に説明する。
In the third embodiment, an operation when the DC voltage of the DC conversion circuit 12 falls below a preset lower limit value will be described.
In the following description, the same parts as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and the difference from the second embodiment will be mainly described.
給電装置1の出力電力に対し、LED22A、22Bで消費する電力が少なくなると、共振インバータ13の無効電力が増加し、損失増加及び発熱の原因となる。
このため、本実施の形態3の給電側制御部14は、直流変換回路12の直流電圧を可変する際、直流電圧が予め設定した下限値Vlimを下回る場合、共振インバータ13の動作を停止させる。When the power consumed by the
For this reason, when the DC voltage of the DC conversion circuit 12 is varied, the power supply side control unit 14 according to the third embodiment stops the operation of the
図11は、本発明の実施の形態3に係る非接触給電システムの動作を示すフローチャートである。
図12は、本発明の実施の形態3に係る非接触給電システムの動作波形の例である。
図12の縦軸は、上段から順に、直流変換回路12の出力電圧、共振インバータ13の出力電流、LED22Aの出力電力Pa、LED22Bの出力電力Pb、出力電力Paと出力電力Pbとを合計した合計電力Psumを示し、横軸は時間を示す。
以下、図11の各ステップに基づき、図12を参照しつつ説明する。FIG. 11 is a flowchart showing the operation of the non-contact power feeding system according to
FIG. 12 is an example of operation waveforms of the non-contact power feeding system according to
The vertical axis in FIG. 12 is the sum of the output voltage of the DC conversion circuit 12, the output current of the
Hereinafter, based on each step of FIG. 11, it demonstrates, referring FIG.
図11において、ステップS021〜S024は、上記実施の形態2におけるステップS011〜S014と同じである。 In FIG. 11, steps S021 to S024 are the same as steps S011 to S014 in the second embodiment.
ステップS024のあと、給電側制御部14の制御回路141は、電圧検出回路142が検出した直流変換回路12の直流電圧と、予め設定した下限値Vlimとの比較を行う(S025)。
直流電圧が下限値Vlim以上の場合(S025:YES)、制御回路141は、共振インバータ13の動作を継続する(S026)。
以降、ステップS021へ戻り、上述の動作を繰り返す。After step S024, the control circuit 141 of the power supply side control unit 14 compares the DC voltage of the DC conversion circuit 12 detected by the
When the DC voltage is equal to or higher than the lower limit value Vlim (S025: YES), the control circuit 141 continues the operation of the resonant inverter 13 (S026).
Thereafter, the process returns to step S021, and the above-described operation is repeated.
一方、直流電圧が下限値Vlim以上でない場合(S025:NO)、制御回路141は、共振インバータ13の動作を停止させる(S027)。
これにより、給電装置1から受電装置2A、2Bに対する非接触給電動作が停止される。
以降、ステップS021へ戻り、上述の動作を繰り返す。On the other hand, when the DC voltage is not equal to or lower than the lower limit value Vlim (S025: NO), the control circuit 141 stops the operation of the resonant inverter 13 (S027).
Thereby, the non-contact power feeding operation from the power feeding device 1 to the
Thereafter, the process returns to step S021, and the above-described operation is repeated.
このような動作により、例えば図12に示すように、時間t1までにおいて、LED22Aの出力電力PaとLED22Bの出力電力Pbの合計である合計電力Psumに対して、直流変換回路12の出力電圧がV1に設定される。
次に、時間t1からt2において、LED22Aの出力電力Pa及びLED22Bの出力電力Pb、並びに合計電力Psumが徐々に低下すると、直流変換回路12の出力電圧がV1も徐々に低下する。
時間t2において、直流変換回路12の出力電圧がVlimを下回ると、制御回路141は、共振インバータ13の動作を停止させる。これにより、時間t2以降において、LED22Aの出力電力PaとLED22Bの出力電力Pbはゼロとなる。By such an operation, for example, as shown in FIG. 12, until the time t1, the output voltage of the DC conversion circuit 12 is V1 with respect to the total power Psum that is the sum of the output power Pa of the
Next, when the output power Pa of the
At time t2, when the output voltage of the DC conversion circuit 12 falls below Vlim, the control circuit 141 stops the operation of the
以上のように本実施の形態3においては、給電側制御部14は、直流変換回路12の直流電圧を可変する際、直流電圧が予め設定した下限値Vlimを下回る場合、共振インバータ13の動作を停止させる。
このため、共振インバータ13の無効電力が増加する状態での動作を防止でき、共振インバータ13の損失増加及び発熱を抑制することができる。As described above, in the third embodiment, when the DC voltage of the DC conversion circuit 12 is varied, the power supply side control unit 14 performs the operation of the
For this reason, the operation | movement in the state in which the reactive power of the
実施の形態4.
本実施の形態4においては、直流変換回路12の出力電圧を補正する動作について説明する。
なお、以下の説明では、上記実施の形態1〜3と同一部分には同一の符号を付し、実施の形態1〜3との相違点を中心に説明する。Embodiment 4 FIG.
In the fourth embodiment, an operation for correcting the output voltage of the DC conversion circuit 12 will be described.
In the following description, the same parts as those in the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals, and the difference from the first to third embodiments will be mainly described.
図13は、本発明の実施の形態4に係る非接触給電システムの受電装置を示す回路図である。
図13に示すように、受電装置2の受電側制御部25は、上記実施の形態1の構成に加え、LED電流判定部255を備える。FIG. 13 is a circuit diagram showing a power receiving device of the non-contact power feeding system according to Embodiment 4 of the present invention.
As illustrated in FIG. 13, the power reception
LED電流判定部255は、電流センサ27が検出したLED22に流れる電流の実測値の情報を取得する。LED電流判定部255は、LED22に流れる電流の実測値が、目標値を超えているかを判断し、判定結果を受電側通信部26から送信させる。
その他の構成は、上記実施の形態1と同様である。また、上記実施の形態2と同様に、受電装置2を複数備えても良い。以下の説明では、受電装置2A、2Bを備える構成を説明する。The LED
Other configurations are the same as those of the first embodiment. Further, similarly to the second embodiment, a plurality of
図14は、本発明の実施の形態4に係る非接触給電システムの動作を示すフローチャートである。
図15は、本発明の実施の形態4に係る非接触給電システムの動作波形の例である。
図15の縦軸は、上段から順に、直流変換回路12の出力電圧、共振インバータ13の出力電流、LED22Aの出力電流Ia、LED22Aの出力電力Pa、LED22Bの出力電流Ib、LED22Bの出力電力Pb、LED電流判定部255の判定結果(エラー信号)を示し、横軸は時間を示す。
以下、図14の各ステップに基づき、図15を参照しつつ説明する。FIG. 14 is a flowchart showing the operation of the non-contact power feeding system according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 15 is an example of operation waveforms of the non-contact power feeding system according to Embodiment 4 of the present invention.
The vertical axis in FIG. 15 indicates the output voltage of the DC conversion circuit 12, the output current of the
Hereinafter, description will be made with reference to FIG. 15 based on each step of FIG.
図14において、ステップS031〜S034は、上記実施の形態2におけるステップS011〜S014と同じである。 In FIG. 14, steps S031 to S034 are the same as steps S011 to S014 in the second embodiment.
ステップS034のあと、受電装置2AのLED電流判定部255は、電流センサ27の検出値と、予め設定されたLED電流目標値Ia_refとの比較を行う。また、受電装置2BのLED電流判定部255は、電流センサ27の検出値と、予め設定されたLED電流目標値Ib_refとの比較を行う(S035)。
ここで、LED電流目標値は、LED22へ供給する電力の目標値に応じて定まる値である。即ち、LED22を定電圧負荷とみなして、LED電流目標値を供給した場合に電力が目標値となるように、LED電流目標値が設定される。After step S034, the LED
Here, the LED current target value is a value determined according to the target value of the power supplied to the
電流センサ27の検出値がLED電流目標値よりも低い場合(S035:YES)、LED電流判定部255は、所望の電流が得られていないことを示すエラー信号をオンとする判定結果を、受電側通信部26に送信させる(S036)。
When the detection value of the
給電側通信部15は、受電装置2から送信されたエラー信号を受信し、給電側制御部14へ入力する。給電側制御部14の演算部143は、エラー信号を受信し所定時間経過すると、予め記憶している直流変換回路12の出力電圧の目標値よりも補正値ΔVだけ高くなるよう、出力電圧の目標値を補正する(S037)。
以降、ステップS031へ戻り、上述の動作を繰り返す。The power feeding
Thereafter, the process returns to step S031, and the above operation is repeated.
一方、電流センサ27の検出値がLED電流目標値よりも低くない場合(S035:NO)、LED電流判定部255は、エラー信号を送信させない。これにより、直流変換回路12は、出力電圧の目標値を保持する(S038)。
以降、ステップS031へ戻り、上述の動作を繰り返す。On the other hand, when the detection value of the
Thereafter, the process returns to step S031, and the above operation is repeated.
このような動作により、例えば図15に示すように、時間t1において、LED22Aの出力電力Paの目標値が増加した場合、直流変換回路12の出力電圧がVrefに設定される。また、共振インバータ13の出力電流がI1からI2に増加する。
このとき、LED22aの出力電流Iaが、LED電流目標値Ia_refよりも低いため、LED電流判定部255からエラー信号が送信される。With this operation, for example, as shown in FIG. 15, when the target value of the output power Pa of the
At this time, since the output current Ia of the LED 22a is lower than the LED current target value Ia_ref, an error signal is transmitted from the LED
時間t1から所定時間の間、エラー信号が継続すると、時間t2において、直流変換回路12の出力電圧が補正値ΔVpfcだけ加算される。また、共振インバータ13の出力電流がI2からI3に増加する。
時間t2以降において、LED22aの出力電流Iaが、LED電流目標値Ia_refとなり、LED電流判定部255からのエラー信号が停止される。When the error signal continues for a predetermined time from time t1, the output voltage of the DC conversion circuit 12 is added by the correction value ΔVpfc at time t2. Further, the output current of the
After the time t2, the output current Ia of the LED 22a becomes the LED current target value Ia_ref, and the error signal from the LED
なお、上記の説明では、電流センサ27の検出値とLED電流目標値とを比較する場合を説明したが、本発明はこれに限定されない。電流センサ27の検出値と電圧検出回路252の検出値とから、LED22の電力の実測値を算出し、この電力の実測値と、LED22の電力の目標値とを比較しても良い。
即ち、給電側制御部14は、LED22の電力の目標値に応じて直流変換回路12の直流電圧を可変したあと、LED22の電力の実測値が電力の目標値よりも低い場合、直流変換回路12の直流電圧を増加させる構成でも良い。In the above description, the case where the detection value of the
In other words, the power supply side control unit 14 varies the DC voltage of the DC conversion circuit 12 according to the target value of the power of the
以上のように本実施の形態4においては、LED22の電力の実測値が電力の目標値よりも低い場合、直流変換回路12の直流電圧を増加させる。
このため、受電装置2A、2Bにおいて、LED22へ所望の電流が出力できていない場合には、直流変換回路12の出力電圧を高くするように補正することができ、所望のLED22A、22Bの電流を出力することができる。As described above, in the fourth embodiment, when the measured value of the power of the
For this reason, in the
例えば、給電コイル11と、受電コイル21A、21Bの位置関係によって、両コイルの位置が遠い場合などは、予め定めた直流変換回路12の出力電圧では共振インバータ13が出力する電力が十分でない場合がある。このような場合、受電装置2A、2Bにおいて所望の電流を出力できない恐れがあるが、本実施の形態4の動作により、所望の電流をLED22へ出力することが可能となる。
For example, depending on the positional relationship between the feeding
1 給電装置、2 受電装置、2A 受電装置、2B 受電装置、3 交流電源、11 給電コイル、12 直流変換回路、13 共振インバータ、14 給電側制御部、15 給電側通信部、16 給電側整流回路、17 入力フィルタ、18 コンデンサ、21 受電コイル、21A 受電コイル、21B 受電コイル、22 LED、22A LED、22B LED、22a LED、23 受電側整流回路、24 電流制御回路、25 受電側制御部、26 受電側通信部、27 電流センサ、121 MOSFET、122 コイル、123 ダイオード、124 平滑コンデンサ、131 スイッチング素子、132 コンデンサ、133 コンデンサ、134 コイル、141 制御回路、142 電圧検出回路、143 演算部、171 コイル、172 コンデンサ、231 コイル、232a ダイオード、232b ダイオード、232c ダイオード、232d ダイオード、233a コンデンサ、233b コンデンサ、233c コンデンサ、233d コンデンサ、241 MOSFET、242 コンデンサ、243 ダイオード、244 コイル、245 平滑コンデンサ、251 制御回路、252 電圧検出回路、253 電流検出回路、254 電力演算部、255 LED電流判定部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Feeding device, 2 Power receiving device, 2A Power receiving device, 2B Power receiving device, 3 AC power supply, 11 Feeding coil, 12 DC conversion circuit, 13 Resonant inverter, 14 Feeding side control part, 15 Feeding side communication part, 16 Feeding side rectifier circuit , 17 input filter, 18 capacitor, 21 power receiving coil, 21A power receiving coil, 21B power receiving coil, 22 LED, 22A LED, 22B LED, 22a LED, 23 power receiving side rectifier circuit, 24 current control circuit, 25 power receiving side control unit, 26 Power-receiving-side communication unit, 27 Current sensor, 121 MOSFET, 122 coil, 123 diode, 124 Smoothing capacitor, 131 Switching element, 132 capacitor, 133 capacitor, 134 coil, 141 Control circuit, 142 Voltage detection circuit, 143 Calculation unit, 171 Coil , 72 capacitor, 231 coil, 232a diode, 232b diode, 232c diode, 232d diode, 233a capacitor, 233b capacitor, 233c capacitor, 233d capacitor, 241 MOSFET, 242 capacitor, 243 diode, 244 coil, 245 smoothing capacitor, 251 control circuit, 252 Voltage detection circuit, 253 Current detection circuit, 254 Power calculation unit, 255 LED current determination unit.
本発明に係る非接触給電システムは、交流電源から入力される交流電力を整流する第1整流回路と、前記第1整流回路の出力を任意の直流電圧に変換する直流変換回路と、前記直流変換回路が出力した前記直流電圧を高周波電力に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路が出力した前記高周波電力が供給される第1コイルと、前記直流変換回路を制御する制御部と、を有する給電装置と、前記第1コイルから前記高周波電力を受電する第2コイルと、前記第2コイルが受電した前記高周波電力を整流する第2整流回路と、前記第2整流回路の出力を任意の直流電流に変換し、光源に出力する電流制御回路と、を有する受電装置と、を備え、前記インバータ回路は、スイッチング素子と共振回路とを有し、予め設定された周波数及びデューティ比で前記スイッチング素子が駆動される共振型インバータにより構成され、前記制御部は、前記受電装置から前記光源へ出力させる電力の目標値に関する情報として、前記受電装置から前記光源へ供給させる電流の情報が入力され、前記電力の目標値に関する情報に応じて前記直流変換回路の前記直流電圧を可変させて、前記受電装置から前記光源へ出力させる電力を変化させるものである。 A contactless power supply system according to the present invention includes a first rectifier circuit that rectifies AC power input from an AC power supply, a DC converter circuit that converts an output of the first rectifier circuit into an arbitrary DC voltage, and the DC converter. A power supply apparatus comprising: an inverter circuit that converts the DC voltage output from the circuit into high-frequency power; a first coil that is supplied with the high-frequency power output from the inverter circuit; and a control unit that controls the DC conversion circuit. A second coil that receives the high-frequency power from the first coil, a second rectifier circuit that rectifies the high-frequency power received by the second coil, and an output of the second rectifier circuit to an arbitrary direct current A power receiving device having a current control circuit for converting and outputting to a light source, and the inverter circuit includes a switching element and a resonance circuit, and has a preset frequency and frequency. Wherein at Ti ratio switching element is constituted by a resonant inverter driven, the control unit, as the information related to the target value of the electric power to be output to the light source from the power receiving device, from the power receiving device of a current to be supplied to the light source Information is input, and the DC voltage of the DC conversion circuit is varied in accordance with information on the target value of the power, and the power output from the power receiving device to the light source is changed.
Claims (12)
前記第1整流回路の出力を任意の直流電圧に変換する直流変換回路と、
前記直流変換回路が出力した前記直流電圧を高周波電力に変換するインバータ回路と、
前記インバータ回路が出力した前記高周波電力が供給される第1コイルと、
前記直流変換回路を制御する制御部と、
を有する給電装置と、
前記第1コイルから前記高周波電力を受電する第2コイルと、
前記第2コイルが受電した前記高周波電力を整流する第2整流回路と、
前記第2整流回路の出力を任意の直流電流に変換し、光源に出力する電流制御回路と、
を有する受電装置と、
を備え、
前記インバータ回路は、スイッチング素子と共振回路とを有し、予め設定された周波数及びデューティ比で前記スイッチング素子が駆動される共振型インバータにより構成され、
前記制御部は、
前記直流変換回路の前記直流電圧を可変させて、前記受電装置から前記光源へ出力させる電力を変化させる
非接触給電システム。A first rectifier circuit for rectifying AC power input from an AC power source;
A DC conversion circuit for converting the output of the first rectifier circuit into an arbitrary DC voltage;
An inverter circuit for converting the DC voltage output by the DC conversion circuit into high-frequency power;
A first coil to which the high-frequency power output from the inverter circuit is supplied;
A control unit for controlling the DC conversion circuit;
A power supply device having
A second coil that receives the high-frequency power from the first coil;
A second rectifier circuit for rectifying the high-frequency power received by the second coil;
A current control circuit that converts the output of the second rectifier circuit into an arbitrary direct current and outputs the direct current to the light source;
A power receiving device having
With
The inverter circuit includes a switching element and a resonance circuit, and is configured by a resonance type inverter in which the switching element is driven at a preset frequency and duty ratio.
The controller is
A non-contact power supply system in which the DC voltage of the DC converter circuit is varied to change the power output from the power receiving device to the light source.
前記受電装置から前記光源へ出力させる電力の目標値に関する情報が入力され、
前記電力の目標値に関する情報に応じて、前記直流変換回路の前記直流電圧を可変する
請求項1に記載の非接触給電システム。The controller is
Information regarding a target value of power to be output from the power receiving device to the light source is input,
The non-contact power feeding system according to claim 1, wherein the DC voltage of the DC conversion circuit is varied according to information on the target value of the power.
請求項2に記載の非接触給電システム。The non-contact power feeding system according to claim 2, wherein the control unit increases the DC voltage as the target value of the power increases.
前記受電装置は、前記第1通信部へ前記電力の目標値に関する情報を送信する第2通信部を備えた
請求項2又は3に記載の非接触給電システム。The power supply apparatus includes a first communication unit that receives information related to a target value of the power,
The non-contact power feeding system according to claim 2, wherein the power receiving device includes a second communication unit that transmits information on the target value of the power to the first communication unit.
前記第1通信部は、複数の前記受電装置のそれぞれから、前記電力の目標値に関する情報を受信し、
前記制御部は、複数の前記電力の目標値の合計に応じて、前記直流変換回路の前記直流電圧を可変する
請求項4に記載の非接触給電システム。A plurality of the power receiving devices;
The first communication unit receives information on the target value of power from each of the plurality of power receiving devices,
The non-contact power feeding system according to claim 4, wherein the control unit varies the DC voltage of the DC conversion circuit in accordance with a total of a plurality of target values of the electric power.
請求項5に記載の非接触給電システム。The non-contact power feeding system according to claim 5, wherein the control unit increases the DC voltage of the DC conversion circuit as the total power target value increases.
前記制御部は、前記電力の目標値に応じて前記直流変換回路の前記直流電圧を可変したあと、前記電力の実測値が前記電力の目標値よりも低い場合、前記直流変換回路の前記直流電圧を増加させる
請求項4〜6の何れか一項に記載の非接触給電システム。The second communication unit transmits information on an actual measurement value of power supplied to the light source,
The control unit varies the DC voltage of the DC conversion circuit according to the target value of the power, and then when the measured value of the power is lower than the target value of the power, the DC voltage of the DC conversion circuit The non-contact power feeding system according to any one of claims 4 to 6.
前記第2通信部は、前記光源に流れる電流の情報を、前記電力の実測値に関する情報として送信する
請求項7に記載の非接触給電システム。The power receiving device includes a current sensor that detects a current flowing through the light source,
The non-contact power feeding system according to claim 7, wherein the second communication unit transmits information on a current flowing through the light source as information on an actual measurement value of the power.
前記光源に流れる電流を検出する電流センサと、
前記光源に印加された電圧を検出する電圧センサと、
前記光源に流れる電流と前記光源に印加された電圧とから電力を求める電力演算部と、
を備え、
前記第2通信部は、前記電力演算部が求めた電力の情報を、前記電力の実測値に関する情報として送信する
請求項7に記載の非接触給電システム。The power receiving device is:
A current sensor for detecting a current flowing through the light source;
A voltage sensor for detecting a voltage applied to the light source;
A power calculation unit for obtaining power from a current flowing through the light source and a voltage applied to the light source;
With
The non-contact power feeding system according to claim 7, wherein the second communication unit transmits the power information obtained by the power calculation unit as information related to the actual measurement value of the power.
請求項2〜9の何れか一項に記載の非接触給電システム。The contactless power feeding system according to any one of claims 2 to 9, wherein the control unit uses information on a current supplied from the power receiving device to the light source as information on the target value of the power.
請求項1〜10の何れか一項に記載の非接触給電システム。The said control part stops operation | movement of the said inverter circuit, when the said DC voltage is less than the preset lower limit, when changing the said DC voltage of the said DC conversion circuit. The non-contact power feeding system described.
請求項1〜11の何れか一項に記載の非接触給電システム。The said control part performs switching of the said switching element at the timing when the electric current which was produced by the resonance phenomenon of the said resonance circuit becomes zero, or the voltage becomes zero. Contactless power supply system.
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