專利名稱：一種磁耦合諧振無線供電功率控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及是無線能量傳輸裝置，具體涉及一種磁耦合諧振無線供電功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)，尤其涉及為無線供電LED燈提供·調(diào)光的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
非輻射性磁耦合諧振作為新型無線供電技術(shù)，通過使兩個(gè)相同頻率的諧振物體產(chǎn)生很強(qiáng)的相互耦合，而對(duì)周圍非諧振頻率的接受端只有較弱的耦合。磁耦合諧振系統(tǒng)包括發(fā)射諧振線圈、次級(jí)接收諧振線圈和負(fù)載。MIT的Marin Sol jacic助理教授是該系統(tǒng)的發(fā)明者，其MIT研究小組演示了無線供電，他們從2米的距離成功地點(diǎn)亮了 60W燈泡。磁耦合諧振技術(shù)可實(shí)現(xiàn)中距離(mid-range)的能量傳輸，而不需要增強(qiáng)磁場(chǎng)強(qiáng)度，而傳統(tǒng)的磁耦合只能在短距離范圍內(nèi)(一般在十厘米)取得相對(duì)良好的效果，傳輸距離只能通過增強(qiáng)磁場(chǎng)強(qiáng)度來增加。同時(shí)磁諧振耦合系統(tǒng)有一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)就是可以穿透各種不同非金屬障礙物，而且對(duì)系統(tǒng)的能量傳輸效率、功率等指標(biāo)沒有影響。在許多利用磁耦合諧振技術(shù)進(jìn)行無線供電的領(lǐng)域，需要對(duì)于無線電能的功率進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)。比如，在磁耦合諧振無線供電LED應(yīng)用場(chǎng)合，我們需要在LED負(fù)載端調(diào)節(jié)其發(fā)光以達(dá)到節(jié)能的目的。因此我們需要研究基于磁耦合諧振無線供電的功率控制和調(diào)節(jié)方法，尤其是磁耦合諧振無線供電LED調(diào)光方法來節(jié)能或達(dá)到預(yù)期燈光調(diào)節(jié)效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)背景技術(shù)中涉及的基于磁耦合諧振無線供電的功率控制和調(diào)節(jié)需求，尤其是針對(duì)磁耦合諧振無線供電LED應(yīng)用場(chǎng)合，提出一種高可靠性的磁耦合諧振無線供電功率控制系統(tǒng)。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案—種磁耦合諧振無線供電功率控制系統(tǒng)，包括控制電路、驅(qū)動(dòng)電路、電源、開關(guān)管、磁耦合諧振電路以及整流濾波電路；其中，所述控制電路在一個(gè)控制周期內(nèi)根據(jù)設(shè)定的控制規(guī)則輸出高頻信號(hào)給驅(qū)動(dòng)電路；驅(qū)動(dòng)電路接收控制電路的高頻信號(hào)，驅(qū)動(dòng)與磁耦合諧振電路相連接的開關(guān)管導(dǎo)通，使得磁耦合諧振電路工作，將電源的電能通過磁耦合諧振電路的原邊電路轉(zhuǎn)換成正弦波電流傳遞到副邊電路，所述整流濾波電路將磁耦合諧振電路傳遞的正弦波電流整流為正弦半波電流，再經(jīng)低頻濾波后獲得直流電壓提供給負(fù)載；其中所述控制規(guī)則為將M個(gè)磁耦合諧振電路的電磁場(chǎng)耦合諧振周期設(shè)為一個(gè)控制周期，在M個(gè)諧振周期中的N個(gè)諧振周期內(nèi)輸出高頻信號(hào)給驅(qū)動(dòng)電路，在其余M-N個(gè)諧振周期內(nèi)不輸出高頻信號(hào)給驅(qū)動(dòng)電路，從而實(shí)現(xiàn)無線電能傳輸?shù)截?fù)載側(cè)平均功率的控制；其中，M為大于O的自然數(shù)，N為大于O的自然數(shù)，M>N。進(jìn)一步的，本發(fā)明的一種磁耦合諧振無線供電功率控制系統(tǒng)，所述負(fù)載側(cè)輸出平均功率
權(quán)利要求
1.一種磁耦合諧振無線供電功率控制系統(tǒng)，其特征在于包括控制電路、驅(qū)動(dòng)電路、電源、開關(guān)管、磁耦合諧振電路以及整流濾波電路；其中，所述控制電路在一個(gè)控制周期內(nèi)根據(jù)設(shè)定的控制規(guī)則輸出高頻信號(hào)給驅(qū)動(dòng)電路；驅(qū)動(dòng)電路接收控制電路的高頻信號(hào)，驅(qū)動(dòng)與磁耦合諧振電路相連接的開關(guān)管導(dǎo)通，使得磁耦合諧振電路工作，將電源的電能通過磁耦合諧振電路的原邊電路轉(zhuǎn)換成正弦波電流傳遞到副邊電路，所述整流濾波電路將磁耦合諧振電路傳遞的正弦波電流整流為正弦半波電流，再經(jīng)低頻濾波后獲得直流電壓提供給負(fù)載；其中所述控制規(guī)則為將M個(gè)磁耦合諧振電路的電磁場(chǎng)耦合諧振周期設(shè)為一個(gè)控制周期，在M個(gè)諧振周期中的N個(gè)諧振周期內(nèi)輸出高頻信號(hào)給驅(qū)動(dòng)電路，在其余M-N個(gè)諧振周期內(nèi)不輸出高頻信號(hào)給驅(qū)動(dòng)電路，從而實(shí)現(xiàn)無線電能傳輸?shù)截?fù)載側(cè)平均功率的控制；其中，M為大于O的自然數(shù)，N為大于O的自然數(shù)，M>N。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種磁耦合諧振無線供電功率控制系統(tǒng)，其特征在于所述控制電路采用可編程控制芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種磁耦合諧振無線供電功率控制系統(tǒng)，其特征在于所述可編程控制芯片為DSP TMS320F2812可編程控制芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種磁耦合諧振無線供電功率控制系統(tǒng)，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)電路米用聞?lì)l驅(qū)動(dòng)芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種磁耦合諧振無線供電功率控制系統(tǒng)，其特征在于所述高頻驅(qū)動(dòng)芯片為IR2100驅(qū)動(dòng)芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種磁耦合諧振無線供電功率控制系統(tǒng)，其特征在于所述負(fù)載側(cè)輸出平均功率，其中Pfull為負(fù)載側(cè)的滿載功率。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種磁耦合諧振無線供電功率控制系統(tǒng)，其特征在于所述P N負(fù)載側(cè)電流4__，其中Pfuii為負(fù)載側(cè)的滿載功率，為負(fù)載側(cè)的額定電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種磁耦合諧振無線供電功率控制系統(tǒng)，其特征在于所述負(fù)載為T個(gè)LED燈串聯(lián)或并聯(lián)，T為自然數(shù)；通過控制電路的所述控制規(guī)則實(shí)現(xiàn)LED燈的調(diào)光控制。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種磁耦合諧振無線供電功率控制系統(tǒng)，其特征在于所述磁耦合諧振系統(tǒng)包括發(fā)射諧振線圈、接收諧振線圈；其中，所述發(fā)射諧振線圈包括耦合電感的原邊繞組、第一諧振電容，所述接收諧振線圈包括耦合電感的副邊繞組、第二諧振電容；所述原邊繞組的電感量與第一諧振電容的電容量的乘積等于副邊繞組的電感量與第二諧振電容的電容量的乘積； 所述原邊繞組的同名端分別與電源的正極、第一諧振電容的一端連接，原邊繞組的異名端分別與第一諧振電容的另一端、開關(guān)管的漏極連接，所述開關(guān)管的柵極與所述驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)輸出端連接，所述開關(guān)管的源極與電源的負(fù)極連接后接地； 所述副邊繞組的同名端與原邊繞組的同名端同向；所述第二諧振電容的兩端分別與副邊繞組的同名端與異名端連接后，接入整流濾波電路的輸入端。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種磁耦合諧振無線供電功率控制系統(tǒng)，其特征在于所述整流濾波電路包括整流電路和濾波電路；其中所述整流電路包括第一至第四電容，所述第一電容、第三電容相互串聯(lián)組成第一橋臂，所述第二電容、第四電容相互串聯(lián)組成第二橋臂；所述第一第二橋臂相互并聯(lián)后與濾波電路的輸入端連接；所述第一橋臂的中點(diǎn)，第二橋臂的中點(diǎn)分別作為整流濾波電路的輸入端； 所述濾波電路包括濾波電感以及濾波電容，其中所述濾波電感的一端與整流電路的輸出端連接，所述濾波電感的另一端分別與濾波電容的一端、負(fù)載的電流輸入端連接，所述濾波電容的另一端與負(fù)載的電流輸出端·連接后接地。
全文摘要
本發(fā)明提供一種磁耦合諧振無線供電功率控制系統(tǒng)，包括控制電路、驅(qū)動(dòng)電路、電源、開關(guān)管、磁耦合諧振電路以及整流濾波電路；其中，所述控制電路根據(jù)設(shè)定的控制規(guī)則輸出高頻信號(hào)給驅(qū)動(dòng)電路；驅(qū)動(dòng)電路接收控制電路的高頻信號(hào)，為開關(guān)管提供高頻工作所需的驅(qū)動(dòng)能力，將電源的電能通過磁耦合諧振電路傳遞給整流濾波電路，經(jīng)整流濾波電路進(jìn)行整流、濾波后為負(fù)載提供直流電能；控制規(guī)則為定義磁耦合諧振電路中發(fā)射諧振磁場(chǎng)振蕩周期的M倍為一個(gè)控制周期，在一個(gè)周期內(nèi)，驅(qū)動(dòng)電路在N個(gè)磁場(chǎng)諧振周期工作，后M-N個(gè)周期關(guān)斷，在磁耦合諧振電路接受線圈端可獲得不同的平均功率。
文檔編號(hào)H02J17/00GK102931736SQ20121048852
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月26日
發(fā)明者周巖, 岳東, 于長洋 申請(qǐng)人:南京郵電大學(xué)