[发明专利]磁耦合谐振式无线电能传输自适应阻抗匹配系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于磁耦合谐振式无线电能传输自适应阻抗匹配系统。特别是涉及一种基于自适应阻抗匹配网络优化传输功率、高可靠性、电磁兼容性佳的磁耦合电能无线传输系统。

背景技术

自从1840年发现利用电磁感应现象及导线可以传输电能至今，电能的传输主要是由导线直接接触进行传输的。电工设备的充电一般是通过插头和插座来进行，但是在进行大功率充电时，这种充电方式存在高压触电的危险。且由于存在摩擦和磨损，系统的安全性、可靠性及使用寿命较低，特别是在化工、采矿等一些易燃、易爆领域，极易引发大的事故。新型无线电能传输系统采用电磁感应原理、电力电子技术以及控制理论相结合，实现了电能的无线传输，完全克服了以上限制。

基于影响比较大的磁耦合谐振无线电能传输系统基本结构分析，当磁耦合无线电能传输系统的频率、传输距离和负载发生变化时，整个传输系统的等效阻抗会改变，针对等效阻抗改变引起的传输功率下降的问题，本发明系统植入了基于粒子群算法控制的自适应阻抗匹配网络自动调谐系统阻抗的控制算法，提高系统传输效率。

本发明旨在克服了传统上磁耦合谐振无线电能传输系统收发线圈在工作距离或其它引起阻抗改变的因素干扰下负载功率下降问题，提出了基于粒子群控制的自适应阻抗匹配网络同步调谐负载阻抗的阻抗跟踪控制设计理念，设计了一种基于阻抗调谐控制优化传输功率、高可靠性、电磁兼容性佳的磁耦合电能无线传输系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，基于磁耦合谐振式无线电能传输自适应阻抗匹配系统，该装置具有负载阻抗自动调谐、高可靠性、电磁兼容性佳的特点。

本发明所采用的技术方案是：基于阻抗自动调谐控制的磁耦合电能无线传输系统，包括DSP控制系统，其特征在于DSP中植入改进的粒子群控制算法及具有功率检测信号处理功能。还设置有：基于DSP的距离与电压检测单元实现线圈之间距离检测和负载接收电压检测，发射系统将电能转化成高频磁能量并将控制信号无线发射出去，接收系统用于接收电能，负载单元吸收能量。

所述的基于DSP控制的发射系统是基于阻抗自动调谐的磁耦合电能无线传输系统核心部分之一，包括DSP控制单元、电压检测单元、DDS信号产生单元、射频功放单元、电能发射单元。DSP控制单元接收负载电压检测信号，通过算法运算后，调制成频率控制信号传给DDS信号源；射频功放单元将DDS信号源的信号进行功率放大提供给电能发射单元；电能发射单元将高频电能转化成高频磁能量发射到空中。

所述的电能接收系统是基于磁耦合谐振式无线电能传输自适应阻抗匹配系统的核心部分之一，包括电能接收单元、整流调压单元。电能接收单元收集空中高频磁能量将其转化成高频电能；整流调压单元将高频电能转化成直流再通过调压将电压调节到所需电压幅值。

本发明的基于磁耦合谐振式无线电能传输自适应阻抗匹配系统，该装置具有阻抗自适应控制优化传输功率、高可靠性、电磁兼容性佳的特点。当系统通电工作后，电能以无线方式传到负载，同时信号无线传输通道建立，当线圈工作距离发生变化，基于DSP的控制单元发出控制指令，控制自适应阻抗匹配网络做相应的阻抗调节。

附图说明

图1是设计系统的整体框图；

图2是电能发射系统框图；

图3是电能接收系统框图。

具体实施方式

本发明提供一种基于磁耦合谐振式无线电能传输自适应阻抗匹配系统。下面结合实例和附图对本发明基于磁耦合谐振式无线电能传输自适应阻抗匹配系统做出详细说明。

如图1所示，本发明的基于磁耦合谐振式无线电能传输自适应阻抗匹配系统，包括有电源1可向电能与信号发射系统2提供所需电能，还设置有：电能与发射系统2将电能以无线方式同步发射出去，电能与信号接收系统3用于接收电能发射系统2发射的电能，负载单元4接收电能接收系统3提供的电能并开始正常工作。