[发明专利]无线电能传输系统

说明书

本申请提供了一种无线电能传输系统，该系统包括发射端和接收端，发射端包括串联连接的DC/AC逆变电路和第一电感和第一电容，接收端包括串联连接的AC/DC整流电路和第二电感和第二电容，发射端的电能通过第一电感和第二电感之间的电磁感应传输至接收端，所述发射端被配置为：检测所述发射端的谐振频率的值；检测所述发射端与所述接收端之间的耦合系数的值；根据所述谐振频率和所述耦合系数计算得到所述发射端的恒压工作频率的值；根据所述计算得到的恒压工作频率，控制所述DC/AC逆变电路的工作频率。该方法可具体应用于无线充电或无线供电场景。

技术领域

本申请涉及电路领域，具体涉及一种无线电能传输系统。

背景技术

客户前置设备(Customer Premise Equipment,CPE)是一种接收移动信号并以无线WIFI信号转发出来的设备。具体的，是一种将4G或者5G信号转换成WiFi信号的设备。如图1所示， CPE包括室外单元(Outdoor Unit，ODU)和室内单元(Indoor Unit，IDU)。信号由室外传输至室内的过程中，由于信号需要穿透墙体或者玻璃，导致移动信号的损耗大。因此移动信号需要由室外单元ODU接收，传给室内单元IDU，由室内单元IDU将移动信号转换为WiFi信号。现有的CPE解决方案中，室内单元和室外单元通过以太网供电(Power overEthernet， POE)有线连接，需要穿墙打洞以布设线缆。

为了解决ODU和IDU之间的供电问题，业界关注于采用无线的方式实现室内单元和室外单元之间的电能传输，免除穿墙打洞安装，节约成本。如图1所示，室内单元可包括无线供电单元101和负载102(例如无线/激光调制解调器)，室外单元可包括无线受电单元103和负载104(例如无线/激光调制解调器)，室内单元为室外单元无线供电。室内单元和室外单元通过无线供电单元101和无线受电单元103之间传输电能。无线供电单元101为无线电能传输系统中的电能的发射端(Transmitter，TX)，无线受电单元103为无线电能传输系统中的电能的接收端(Receiver，RX)

在无线供电单元101与无线受电单元103传输电能的过程中，为了保证接收端的负载的正常工作，需要通过环路控制维持接收端的输出电压保持稳定：当接收端的负载动态变化时，需要不断调整发射端的工作频率，使得接收端的输出电压保持稳定。然而这种无线电能传输的方式需要发射端快速响应，而环路控制的响应较慢，当接收端的负载动态变化时，无线电能传输系统会由于响应不及时出现掉电现象。

发明内容

本申请提供了一种无线电能传输系统，检测并计算得到恒压工作频率，能够提高输出电压的稳定性，其中恒压工作频率为接收端的的输出电压与接收端的负载无关时发射端的工作频率。

第一方面，本申请提供了一种无线电能传输系统，该无线电能传输系统包括发射端和接收端；发射端包括串联连接的DC/AC逆变电路和第一电感和第一电容，接收端包括串联连接的AC/DC整流电路和第二电感和第二电容，发射端的电能通过第一电感和第二电感之间的电磁感应传输至接收端，其中AC/DC整流电路被配置为用于整流发射端传输给接收端的电能。其中电感还可以称为线圈。

其中，发射端被配置为：

检测发射端的谐振频率的值；由于串联谐振电路有选频特性：当输入端接幅度恒定的正弦交流电压源时，若改变输入电压的频率，串联谐振电路的输出电压的信号幅度会随着输入信号频率的改变而改变。f₀被称为该串联谐振电路的谐振频率，此时该串联谐振电路中的电感电容两者互相交换能量，对外相当于一条导线。

检测发射端与接收端之间的耦合系数的值；在电路中，耦合系数表示元件间耦合的松紧程度，把两电感元件间实际的互感(绝对值)与其最大极限值之比定义为耦合系数。在无线电能传输系统中，耦合系数可表示发送端的电感发送的能量被接收端的电感接收的比例，耦合系统越大，表示发送端电感发送的能量被接收端的电感接收的比例越大。耦合系数与发送端的电感与接收端的电感之间的距离有关，也与发送端电感与接收端的电感之间的介质有关。