[发明专利]感应耦合式电能传输装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种感应耦合式电能传输装置，属于无线电能传输装置的技术领域。

背景技术

现有电能传输包括导线直接接触进行电能传输和非接触电能传输。

自从1831年法拉第揭示电磁感应现象以来，电能的传输主要是由导线直接接触进行 的，电气设备一般通过插头和插座等电连接器的接触进行供电。这种传输方式由于存在 摩擦、磨损和导线的裸露，很容易产生接触火花，影响了供电的安全性和可靠性，缩短 了电气设备的使用寿命。在矿井、油田钻采等场合，采用传统的导线直接接触供电方式， 因接触摩擦产生的微小电火花，很容易引起爆炸，造成重大事故。在水下场合，导线直 接接触供电存在电击的潜在危险。在给运动设备进行供电时，一般采用滑动接触供电的 方式，存在滑动磨损，接触火花，碳积和不安全裸露导线等缺点。此外在航空航天、机 器人、医疗器械、照明、便携式电子产品等场合，非接触电能传输技术也有广泛的应用 前景，它解决了传统导线直接接触供电的缺陷，是一种有效、安全的电能传输方法。

在我国，非接触电能传输技术的研究刚开始起步，非接触电能传输系统利用电磁感 应理论实现电能的传输，能量传输框图如图1所示，以可分离变压器为分界点，能量传 输框图由两大部分组成，变压器原边由交流电网输入，整流滤波成直流电，并经过功率 因数校正，通过高频逆变给变压器原边能量发射线圈提供高频交变电流。通过原边能量 发射线圈与副边能量接收线圈的感应电磁耦合将电能经过整流滤波和功率调节后提供给 用电设备。变压器原、副边之间采用无线通讯的方式对能量变换进行检测和控制。如2006 年12月8日公开号为CN1996711A的发明申请以及2007年10月28日公开号为 CN101202570A的发明申请，其中可分离变压器的原边磁芯和副边磁芯是可分离的，这 和传统开关电源中的变压器有很大的不同，原副边之间有较大气隙所以有较大的漏感， 由于较大的漏感的存在使得非接触电能传输效率低，大大限制了这种技术的发展。

发明内容

本发明目的是针对背景技术中提及的现有有线、无线电能传输技术存在的缺陷提供 一种感应耦合式电能传输装置。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

本发明感应耦合式电能传输装置，由逆变器串接可分离变压器构成，其特征在于所 述可分离变压器的原边及副边的一端分别串接谐振电容，使得可分离变压器的原边及副 边谐振，其中L_k1，L_k2分别表示所述可分离变压器的原边及副边漏 电感的电感量，C_r2，C_r1分别表示所述可分离变压器的原边及副边谐振电容的电容值。

当所述可分离变压器的原边绕组和副边绕组的匝比是1∶1，且结构、绕制方法完全 相同时，所述原边及副边漏电感具有如下关系：L_K1＝L_K2。

所述原边及副边谐振电容具有如下关系：C_r2＝C_r1。

所述逆变器与感应耦合式电能传输装置的输出端之间串接控制电路。 所述控制电路由误差补偿放大器串接移相控制器构成，其中误差补偿放大器的一个输入 端接副边谐振电容的输出端即所述感应耦合式电能传输装置的输出端，用于检测负载的 输入电压，误差补偿放大器的另一个输入端接外部基准电压；移相控制器的输出端提供 逆变器的开关信号，调节逆变器的输出电压基波的幅值。

所述控制电路由误差补偿放大器串接电压控制振荡器构成，其中误差补偿放大器的一个 输入端接副边谐振电容的输出端即所述感应耦合式电能传输装置的输出端，用于检测负 载的输入电压，误差补偿放大器的另一个输入端接外部基准电压；电压控制振荡器的输 出端接逆变器的输入端，通过变频控制实现输出电压的调节。