[发明专利]一种移动设备无线供电系统的功率跟踪控制装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及自动化控制和电力电子技术领域，尤其是一种移动设备无线供电系统的功率跟踪控制。

背景技术

目前家用的各种便携式移动设备如手机、PAD、游戏机、小型移动电视等的供电方式主要依靠电池加充电器模式。由于电池的容量限制问题，移动设备需要定期进行充电或者直接借助电源适配器进行持续工作。充电器或者电源适配器都需要借助电缆和插座与移动设备进行连接，给使用者造成诸多的不便。

近年来随着无线电能传输技术的发展，市场上已经出现了移动设备的无线供电装置，这些装置大部分采用电磁感应原理进行电能的传输，虽然在一定程度上取代了电缆，实现了移动设备的无线供电，但因其传输距离仅限于几厘米，受电装置必须与电能发射装置对齐，传输功率较小等缺点未在市场上大面积推广使用。

2007年麻省理工大学的物理学助理教授Marin Solijacic和他的研究团队公开做了一个演示，利用谐振耦合技术在2米处成功点亮了一盏60W的灯泡，从此谐振耦合无线电能传输技术逐渐成为研究的热点。磁耦合谐振式无线电能传输系统中发射装置和接收装置必须具有相同的自谐振频率，发射电源发出相同频率的能量，通过磁耦合谐振将能量源源不断地从发射端传输到接收端。磁耦合无线供电技术克服了电磁感应式无线供电的上述缺点，基于此技术的无线供电产品也在快速的发展中。但是这种无线供电系统在工作过程中由于负载的多样性，周围温度环境的变化以及产品位置的偏移，系统的谐振频率会发生漂移，出现传输功率衰减的现象，进而影响设备的正常工作。

发明内容

要解决的技术问题：针对现有技术的不足，本发明提供一种移动设备无线供电系统的功率跟踪控制装置及方法，解决在磁耦合无线供电系统工作过程中出现的因系统谐振频率漂移、传输功率衰减而影响设备正常工作的现象。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种移动设备无线供电系统的功率跟踪控制装置，该装置包括频率功率可调电源、能量发射装置、能量接收装置、负载线圈和整流稳压系统；所述频率功率可调电源向能量发射装置供电，所述能量接收装置与能量发射装置谐振耦合并将电能传输给负载线圈，再经过所述整流稳压系统传递给负载，在供电的同时，有功率跟踪控制器检测所述整流稳压系统的输入电压和输出电压，所述功率跟踪控制器根据检测到的输入电压调整所述频率功率可调电源的频率或功率；所述功率跟踪控制器根据检测到的输出电压调整整流稳压系统中DC/DC变换器的开关占空比。

在本发明中，进一步的，所述能量发射装置和能量接收装置结构组成完全相同，所述能量发射装置由发射线圈和发射端电容串联组成，所述能量接收装置由接收线圈和接收端电容串联组成。

在本发明中，进一步的，所述负载线圈采用螺旋结构并与接收线圈同轴。保证能量高效传输。

在本发明中，进一步的，所述的频率功率可调电源为射频电源或者逆变电源。接收功率跟踪控制器发来的信号进行频率和功率的调节。

在本发明中，进一步的，所述整流稳压系统由桥式整流电路和DC/DC变换器组成。可将交流电变为稳定的直流电输出。

一种移动设备无线供电系统的功率跟踪控制方法，频率功率可调电源给发射装置供电，接收装置与发射装置谐振耦合并将接收到的电能传输给负载线圈，再经过整流稳压系统输出稳压直流电供给移动设备；在供电的同时，所述功率跟踪控制器（7）首先检测整流稳压系统（5）的输出电压并与负载（6）额定供电电压比较，发送信号调节整流稳压系统（5）中DC/DC变换器（15）的开关占空比；然后所述功率跟踪控制器（7）检测所述整流稳压系统（5）的输入电压并与所述整流稳压系统的最低输入电压要求比较，发送信号调节频率功率可调电源（1）的功率或频率；

有益效果：本发明通过功率跟踪控制器实时监测整流稳压系统的输入电压并对频率功率可调电源进行频率或功率的调整，同时实时监测整流稳压系统的输出电压并对DC/DC变换器的开关占空比进行调整，保持整流稳压系统的输出端电压和输出功率稳定，综合控制保证移动设备的功率稳定。该发明提供的功率跟踪控制装置和方法，解决了无线供电系统工作过程中的因谐振频率漂移而导致的功率衰减问题，保证了移动设备的正常工作。

附图说明

图1为本发明的原理框图；

图2为本发明的模型图；

图3本发明的无线电供电系统的等效电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。