專利名稱：一種磁耦合共振式無線電能傳輸系統(tǒng)的頻率跟蹤控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電氣設(shè)備及電氣工程領(lǐng)域，特別涉及到一種磁耦合共振式無線電 能傳輸系統(tǒng)的頻率跟蹤控制裝置。
背景技術(shù)：
利用電磁共振耦合來實(shí)現(xiàn)無線電能傳輸是一種新興的無線電能傳輸方案。這種 傳輸技術(shù)的特點(diǎn)是不具有敏感的方向性，傳輸距離為10cm 5m,可穿越非磁性物質(zhì)傳輸能 量；只有相同頻率的諧振耦合體傳輸消耗能量，因此這種形式的電能傳輸具有高效率傳輸 的優(yōu)點(diǎn)。但該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中有著局限性，即隨著傳輸距離的改變系統(tǒng)的傳輸效率難以 控制在最大狀態(tài)。不少研究人員提出通過改變系統(tǒng)參數(shù)，比如共振線圈直徑，諧振電容大 小，負(fù)載大小等方法來提高系統(tǒng)的傳輸效率。然而實(shí)際應(yīng)用中對于固定的設(shè)備，系統(tǒng)的線圈 參數(shù)、諧振電容大小、負(fù)載大小都基本不再改變，因此改變系統(tǒng)參數(shù)的方法難以在實(shí)際應(yīng)用 中實(shí)現(xiàn)。另有研究發(fā)現(xiàn)，諧振耦合電能無線傳輸系統(tǒng)的傳輸效率與距離的3次方成反比， 說明系統(tǒng)的傳輸效率對距離的變化較敏感，而無線輸電系統(tǒng)的負(fù)載一般情況下是移動設(shè)備 或終端，傳輸?shù)木嚯x存在一定的不定性，如何確保傳輸距離在一定的范圍內(nèi)變化時(shí)傳輸系 統(tǒng)可以高效率工作是現(xiàn)今社會要解決的主要問題。綜上所述，針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，特別需要一種磁耦合共振式無線電能傳輸系統(tǒng) 的頻率跟蹤控制裝置，以解決以上提到的問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種磁耦合共振式無線電能傳輸系統(tǒng)的頻率跟蹤控 制裝置，通過采用特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的。本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)—種磁耦合共振式無線電能傳輸系統(tǒng)的頻率跟蹤控制裝置，主體為鎖相環(huán)閉環(huán)控 制系統(tǒng)，其特征在于，所述鎖相環(huán)閉環(huán)控制系統(tǒng)包括依次串聯(lián)的電流互感器、相位補(bǔ)償比較 器、鎖相環(huán)和PWM驅(qū)動器。在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，所述電流互感器連接發(fā)射諧振回路，PWM驅(qū)動器連 接并上位控制主電路開關(guān)管。本實(shí)用新型的有益效果在于結(jié)構(gòu)和原理簡單，實(shí)時(shí)性和實(shí)用性高。

圖1為本實(shí)用新型所述的頻率跟蹤控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施方式
，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。如圖I所示，本實(shí)用新型所述的一種磁耦合共振式無線電能傳輸系統(tǒng)的頻率跟蹤 控制裝置，主體為鎖相環(huán)閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述鎖相環(huán)閉環(huán)控制系統(tǒng)包括依次串 聯(lián)的電流互感器、相位補(bǔ)償比較器、鎖相環(huán)和PWM驅(qū)動器。所述電流互感器連接發(fā)射諧振回 路，PWM驅(qū)動器連接并上位控制主電路開關(guān)管。本實(shí)用新型的工作原理如下當(dāng)發(fā)射裝置與接收裝置距離改變時(shí)，會影響發(fā)射天 線和接收天線之間的耦合系數(shù)，由于反射阻抗的干擾致使諧振頻率改變，驅(qū)動回路中的電 流與電壓之間會有相位差產(chǎn)生，系統(tǒng)失諧，傳輸效率降低。此時(shí)頻率跟蹤部分的工作原理如 下電流互感器檢測發(fā)射諧振回路的電流，所檢測的電流被轉(zhuǎn)換為信號電壓差％。Vtl經(jīng)差分 放大后得到V1相位，將其進(jìn)行補(bǔ)償以后與輸入端電壓的相位進(jìn)行比較，一旦系統(tǒng)失諧二者 必定有相位差產(chǎn)生，比較結(jié)果會得到％。對V1進(jìn)行相位補(bǔ)償，并與參考電壓比較，得到與發(fā) 射回路諧振頻率一致的脈沖電壓V2。V2輸入到鎖相環(huán)，鎖相環(huán)輸出一個與V2頻率相同的脈 沖到PWM驅(qū)動器，控制主電路開關(guān)管的通斷，從而使開關(guān)頻率跟隨LC諧振耦合頻率變化，實(shí) 現(xiàn)對發(fā)射回路的頻率跟蹤控制。以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行 業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述 的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還 會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型 要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求1. 一種磁耦合共振式無線電能傳輸系統(tǒng)的頻率跟蹤控制裝置，主體為鎖相環(huán)閉環(huán)控 制系統(tǒng)，其特征在于，所述鎖相環(huán)閉環(huán)控制系統(tǒng)包括依次串聯(lián)的電流互感器、相位補(bǔ)償比較 器、鎖相環(huán)和PWM驅(qū)動器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁耦合共振式無線電能傳輸系統(tǒng)的頻率跟蹤控制裝置， 其特征在于，所述電流互感器連接發(fā)射諧振回路，？麗驅(qū)動器連接并上位控制主電路開關(guān) 管。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種磁耦合共振式無線電能傳輸系統(tǒng)的頻率跟蹤控制裝置，主體為鎖相環(huán)閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述鎖相環(huán)閉環(huán)控制系統(tǒng)包括依次串聯(lián)的電流互感器、相位補(bǔ)償比較器、鎖相環(huán)和PWM驅(qū)動器。當(dāng)發(fā)射裝置與接收裝置距離改變時(shí)，會影響發(fā)射天線和接收天線之間的耦合系數(shù)，由于反射阻抗的干擾致使諧振頻率改變，驅(qū)動回路中的電流與電壓之間會有相位差產(chǎn)生，系統(tǒng)失諧，傳輸效率降低。此時(shí)鎖相環(huán)閉環(huán)控制系統(tǒng)便會控制開關(guān)頻率跟隨LC諧振耦合頻率變化，實(shí)現(xiàn)對發(fā)射回路的頻率跟蹤控制。
文檔編號H02J17/00GK202444333SQ20122005947
公開日2012年9月19日 申請日期2012年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月22日
發(fā)明者孟祥成, 徐賀騰, 牛王強(qiáng) 申請人:上海海事大學(xué)