一種應(yīng)用于wpt系統(tǒng)的工作頻率自適應(yīng)調(diào)節(jié)裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型是一種應(yīng)用于WPT系統(tǒng)的工作頻率自適應(yīng)調(diào)節(jié)裝置的設(shè)計，主要包括WPT系統(tǒng)、DSP控制系統(tǒng)、無線接收系統(tǒng)、無線發(fā)射系統(tǒng)和功率檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)屬于高頻電磁理論工程應(yīng)用前沿領(lǐng)域，解決了電能無線傳輸魯棒性控制的問題。本實用新型克服了傳統(tǒng)上無線電能傳輸裝置功率、效率容易受干擾顯著降低的問題，是一種具有高魯棒性、高可靠性、智能化的裝置，具有巨大的應(yīng)用前景。
【專利說明】 —種應(yīng)用于WPT系統(tǒng)的工作頻率自適應(yīng)調(diào)節(jié)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種應(yīng)用于WPT系統(tǒng)的工作頻率自動調(diào)節(jié)裝置。對于攝入到WPT系統(tǒng)受到外界干擾或一些不確定因素，應(yīng)用工作頻率自適應(yīng)調(diào)節(jié)裝置能對系統(tǒng)工作頻率實時調(diào)節(jié)，保證電能高效傳輸。
【背景技術(shù)】
[0002]自從1840年發(fā)現(xiàn)利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象及導(dǎo)線可以傳輸電能至今，電能的傳輸主要是由導(dǎo)線直接接觸進行傳輸?shù)?。電工設(shè)備的充電一般是通過插頭和插座來進行，但是在進行大功率充電時，這種充電方式存在高壓觸電的危險。且由于存在摩擦和磨損，系統(tǒng)的安全性、可靠性及使用壽命較低，特別是在化工、采礦等一些易燃、易爆領(lǐng)域，極易引發(fā)大的事故。新型無接觸電能傳輸系統(tǒng)采用電磁感應(yīng)原理、電力電子技術(shù)以及控制理論相結(jié)合，實現(xiàn)了電能的無線傳輸，完全克服了以上限制。
[0003]根據(jù)電能傳輸原理，無線電能傳輸大致上可以分為三類:第一類是變壓器原理的直接耦合式，這種方式功率雖然較大，但是僅適于近距離；第二類電波無線能量傳輸技術(shù)，直接利用電磁波能量可以通過天線發(fā)射和接收的原理，這種方式雖然實現(xiàn)了長距離和大功率能量的傳輸，但是能量傳輸受方向限制，也不能繞過障礙物，并且損耗較大，對人體和其它生物都有嚴重傷害；第三類是非輻射耦合諧振方式，該技術(shù)可以在有障礙物的情況下傳輸，傳輸距離也比較遠，傳輸功率也較大，而且對人體沒有傷害。
[0004]綜上所述，第三種電能傳輸方式有著很大的開發(fā)潛力，它的出現(xiàn)進一步擴大了無線電能傳輸技術(shù)的應(yīng)用目標和領(lǐng)域。毫無疑問，這種傳能模式必將成為無線電能傳輸一個新的發(fā)展方向。目前磁耦合諧振式電能傳輸技術(shù)的研究尚處于起步階段，主要集中在系統(tǒng)性能的提高和特殊場合應(yīng)用研究。
[0005]為了使無線電能傳輸系統(tǒng)工作在最佳狀態(tài)，通常要求發(fā)射線圈與接收線圈嚴格對齊，減小系統(tǒng)能量損耗，使系統(tǒng)傳輸效率最大。然而實際工作過程中，系統(tǒng)不可避免的會受到干擾，例如收、發(fā)線圈間存在水平偏移或耦合角度等，這些干擾因素的攝入導(dǎo)致系統(tǒng)傳輸效率的下降，致使系統(tǒng)無功功率增加，造成能量損失。
[0006]本實用新型旨在解決無線電能傳輸系統(tǒng)在受到外界干擾情況下，系統(tǒng)傳輸效率下降的問題。設(shè)計了一種智能化、實時性高、可靠性強工作頻率自適應(yīng)調(diào)節(jié)裝置。
實用新型內(nèi)容
[0007]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，提出了一種無線電能傳輸系統(tǒng)工作頻率自適應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該裝置具有智能化、實時性高、可靠性強的特點。
[0008]本實用新型所采用的技術(shù)方案是:一種應(yīng)用于WPT系統(tǒng)的工作頻率自適應(yīng)調(diào)節(jié)裝置，包括DSP控制系統(tǒng)，是本實用新型裝置的核心控制單元，其特征在于，還設(shè)置有:功率檢測系統(tǒng)用于檢測WPT系統(tǒng)的電能參數(shù)，無線發(fā)射模塊用于傳輸由功率檢測系統(tǒng)獲得的電能傳輸，無線接收系統(tǒng)用于接收無線發(fā)射系統(tǒng)發(fā)出的無線信號并輸送到DSP控制系統(tǒng)。[0009]所述的DSP控制系統(tǒng)是WPT系統(tǒng)工作頻率自適應(yīng)調(diào)節(jié)裝置的核心部分之一，包括輸入電路、DSP最小系統(tǒng)和輸出電路等。從無線接收系統(tǒng)獲得的電能參數(shù)與DSP設(shè)定的參數(shù)進行比較，若大于設(shè)定參數(shù)，DSP系統(tǒng)則發(fā)出控制信號改變WPT系統(tǒng)工作頻率，若小于設(shè)定參數(shù)，DSP系統(tǒng)則不會發(fā)出改變工作頻率的控制信號。
[0010]所述的功率檢測系統(tǒng)可實時檢測WPT系統(tǒng)的電能參數(shù)，并將電能信號經(jīng)過處理后傳輸給無線發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射。
[0011]所述的無線接收系統(tǒng)系統(tǒng)可實時接收無線發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射的電信號，并將該電信號送給DSP系統(tǒng)進行比較分析。
[0012]本實用新型一種應(yīng)用于WPT系統(tǒng)的工作頻率自動調(diào)節(jié)裝置，該裝置具有高魯棒性、高可靠性、智能化的特點。當系統(tǒng)通電工作后，功率檢測系統(tǒng)實時檢測WPT系統(tǒng)的電能信號，通過無線收發(fā)系統(tǒng)的信號傳輸，最終將信號送到DSP系統(tǒng)進行比較分析，輸出控制信號時WPT系統(tǒng)工作在最佳頻率點，使WPT系統(tǒng)傳輸效率最大，避免了 WPT系統(tǒng)在受到外界干擾時能量的損耗。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是設(shè)計系統(tǒng)的整體框圖；
[0014]圖2是DSP系統(tǒng)框圖；
[0015]圖3是功率檢測系統(tǒng)框圖；
【具體實施方式】
[0016]本實用新型提供一種具有寬頻帶、智能化、高可靠性的一種應(yīng)用于WPT系統(tǒng)的工作頻率自動調(diào)節(jié)裝置。下面結(jié)合實施例和附圖對本實用新型的一種無線電能傳輸阻抗自動匹配裝置做出詳細說明。
[0017]如圖1所示，本實用新型一種應(yīng)用于WPT系統(tǒng)的工作頻率自動調(diào)節(jié)裝置，包括有WPT系統(tǒng)，它由電磁發(fā)射系統(tǒng)I和電磁接收系統(tǒng)2組成，電磁發(fā)射系統(tǒng)I將高頻電能量轉(zhuǎn)變成磁能量，電磁接收系統(tǒng)2接收磁能量并將其轉(zhuǎn)變成電能量完成電能的無線傳輸，其特征在于，還設(shè)置有:功率檢測系統(tǒng)3檢測電磁接收系統(tǒng)2的電能參數(shù)，并將電信號處理后輸送到無線發(fā)射系統(tǒng)4，無線接收系統(tǒng)5接收無線發(fā)射系統(tǒng)4發(fā)出的無線電信號，DSP控制系統(tǒng)6對從無線接收系統(tǒng)5獲得的電信號與設(shè)定值進行比較分析后，向電磁發(fā)射系統(tǒng)I發(fā)送控制信號，改變WPT系統(tǒng)的工作頻率，使系統(tǒng)傳輸效率最大化。
[0018]如圖2所示，所述的DSP控制系統(tǒng)6是工作頻率自動調(diào)節(jié)裝置核心部分之一，包括DSP控制電路61、無線接收電路62、頻率控制信號63和LCD顯示電路64 ;無線接收電路62與DSP控制電路61相連，用于接收無線接收系統(tǒng)5發(fā)出的電信號；DSP控制電路61的輸出與DDS電路63相連，經(jīng)過比較分析后能發(fā)出頻率控制信號，改變DDS電路輸出頻率值；LCD顯示電路64與DSP控制電路61相連，能實時顯示DDS電路63的頻率值。
[0019]如圖3所示，所述的功率檢測系統(tǒng)3由MCU控制電路31、功率檢測電路32、無線發(fā)射電路33和LCD顯示電路組成；功率檢測電路32檢測到的功率信號為模擬信號，經(jīng)過AD變換送至MCU控制電路31，MCU控制電路31將功率信號以無線方式通過無線發(fā)射電路33發(fā)射給無線發(fā)射系統(tǒng)4進行發(fā)射；LCD顯示電路34，能實時顯示功率檢測電路32測得的電壓和電流參數(shù)。
[0020]以上示意性的對本實用新型及其實施方式進行了描述，該描述沒有局限性，附圖中所示的也只是本實用新型的實施方式之一。所以如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本實用新型創(chuàng)造宗旨的情況下，采用其它形式的同類部件或其它形式的各部件布局方式，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計出與該技術(shù)方案相似的技術(shù)方案與實施例，均應(yīng)屬于本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種應(yīng)用于WPT系統(tǒng)的工作頻率自適應(yīng)調(diào)節(jié)裝置，包括電磁發(fā)射系統(tǒng)⑴和電磁接收系統(tǒng)(2)，其特征在于，還設(shè)置有:功率檢測系統(tǒng)(3)用于檢測電磁接收系統(tǒng)(2)電能參數(shù)，無線發(fā)射系統(tǒng)(4)用于發(fā)射無線電信號，無線接收系統(tǒng)(5)用于接收無線電信號，DSP控制系統(tǒng)(6)經(jīng)過分析接收到的電信號，發(fā)射頻率控制信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于WPT系統(tǒng)的工作頻率自適應(yīng)調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述的DSP控制系統(tǒng)(6)包括接收無線發(fā)射系統(tǒng)(4)的電能信號的無線接收電路(62)，DSP控制電路(61)分析比較電信號后向DDS電路(63)發(fā)送頻率控制信號，IXD顯示電路(64)實時顯示系統(tǒng)的工作頻率值，其中無線接收電路(62)的輸出與DSP控制電路(61)相連接；DSP控制電路(61)的輸出與DDS電路(63)相連接；DSP控制電路(61)的輸出與LCD顯示電路(64)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于WPT系統(tǒng)的工作頻率自適應(yīng)調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述的功率檢測系統(tǒng)(3)包括檢測電磁接收系統(tǒng)(2)電能參數(shù)的功率檢測電路(32)、MCU控制電路(31)、LCD顯示電路(34)以及無線發(fā)射電路(33)，其中功率檢測電路(32)的輸出與MCU控制電路(31)相連接；MCU控制電路(31)的輸出與無線發(fā)射電路(33)相連接；MCU控制電路(31)與IXD顯示`電路(34)相連。
【文檔編號】H02J17/00GK203632363SQ201320676896
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月29日
【發(fā)明者】薛明, 楊慶新, 李陽, 張獻 申請人:天津工業(yè)大學(xué)