[发明专利]一种无线电能量传输装置

说明书

本发明一种无线电能量传输装置，涉及一种电力电子变流技术；提供的无线电能量传输装置可以降低传统感应无线能量传输系统变流器的控制难度；包括：直流电源，防反流单元，变流器，初级谐振网络；其中，所述防反流单元被配置为允许所述直流电源向所述变流器传输供电电流并禁止所述变流器向所述直流电源传输与所述供电电流方向相反的电流；所述初级谐振网络包括第一端口、第二端口、两端分别与第一端口和第二端口连接的发射线圈和谐振电容；所述第一端口I和第二端口II与发射线圈和谐振电容并联地连接；通过控制使得变流器分别进入多种工作状态；且实现简单、控制难度小。

技术领域

本发明实施例涉及一种电力电子变流技术，尤其涉及一种无线电能量传输装置。

背景技术

无线电能量传输是一种非物理接触的传输电能方式，可广泛地应用在诸如无线充电、无线供电以及感应加热等领域，有着很好的应用前景。无线电能量传输主要采用的技术为感应耦合能量传递技术(Inductive Power Transmission，IPT)，即在初级(一次侧)用变流器将低频的电网电能转换为高频电能去驱动发射线圈，发射线圈将高频能量通过电磁耦合传递到次级(二次侧)。IPT系统在原理上是一个松耦合变压器系统，这个系统通过一对线圈构成电磁耦合链路，将能量从一次侧传递到二次侧。由于松耦合变压器系统互感比漏感小得多，因此一次侧与二次侧之间的耦合能力差，导致无功功率高，传输效率极低。通常采用在一次侧和二次侧回路中增加谐振补偿网络解决耦合能力差的问题。由于回路中增加了谐振网络，变流器与谐振回路相互耦合强烈，即变流器的工作频率与相位要与谐振网络相一致。由于变流器与谐振间存在强耦合，为了保证变流器中的开关部件的软开关条件，系统开关状态的变化只能在在初级电流过零点处进行，这在很大程度上增加了开关控制策略的难度。

IPT系统的实际应用场景较为复杂，是一个变参数系统，如负载变化、线圈不对称、气隙变化等。参数变化会导致谐振网络频率漂移，造成变流器与谐振网络之间失谐，这在很大程度上影响了IPT系统的实际应用。因此众多学者和工程人员都在寻找更好的控制IPT系统的控制装置和方法。

发明内容

本发明实施例提出了一种无线电能量传输装置以降低无线电能量传输系统的控制难度。

本发明实施例提供一种无线电能量传输装置，包括：

直流电源；防反流单元；变流器；初级谐振网络；

其中，所述防反流单元被配置为允许所述直流电源向所述变流器传输供电电流并禁止所述变流器向所述直流电源传输与所述供电电流方向相反的电流；

所述初级谐振网络包括第一端口、第二端口、两端分别与第一端口和第二端口连接的发射线圈和谐振电容；

若所述变流器处于第一工作状态，所述变流器将所述电源向所述变流器传输的供电电流注入所述第一端口，以使次级能量接收单元通过与所述发射线圈的电磁耦合感应出第一方向的电流；

若所述变流器处于第二工作状态，所述变流器停止将所述电源向所述变流器传输的供电电流注入所述初级谐振网络，所述谐振电容与发射线圈产生谐振，以使次级能量接收单元通过与所述发射线圈的电磁耦合感应出谐振电流，所述谐振电流包括第一方向的电流和不同于第一方向的电流。

所述的无线电能量传输装置还包括所述次级能量接受单元。

所述次级能量接收单元包括与所述发射线圈电磁耦合的次级接收线圈。

所述次级能量接收单元还包括与所述次级接收线圈并联或串联的次级谐振电容。

所述初级谐振网络还包括磁芯，其中，所述发射线圈缠绕所述磁芯设置。

所述的无线电能量传输装置，当所述变流器处于第三工作状态时，所述变流器将所述电源向所述变流器传输的供电电流注入所述第二端口，以使次级能量接收单元通过与所述发射线圈的电磁耦合感应出第二方向的电流。