專利名稱：一種磁耦合共振式無線電能傳輸系統(tǒng)的頻率跟蹤控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電氣設(shè)備及電氣工程領(lǐng)域，特別涉及到一種磁耦合共振式無線電 能傳輸系統(tǒng)的頻率跟蹤控制裝置。
背景技術(shù)：
利用電磁共振耦合來實現(xiàn)無線電能傳輸是一種新興的無線電能傳輸方案。這種 傳輸技術(shù)的特點是不具有敏感的方向性，傳輸距離為10cm 5m,可穿越非磁性物質(zhì)傳輸能 量；只有相同頻率的諧振耦合體傳輸消耗能量，因此這種形式的電能傳輸具有高效率傳輸 的優(yōu)點。但該技術(shù)在實際應(yīng)用中有著局限性，即隨著傳輸距離的改變系統(tǒng)的傳輸效率難以 控制在最大狀態(tài)。不少研究人員提出通過改變系統(tǒng)參數(shù)，比如共振線圈直徑，諧振電容大 小，負載大小等方法來提高系統(tǒng)的傳輸效率。然而實際應(yīng)用中對于固定的設(shè)備，系統(tǒng)的線圈 參數(shù)、諧振電容大小、負載大小都基本不再改變，因此改變系統(tǒng)參數(shù)的方法難以在實際應(yīng)用 中實現(xiàn)。另有研究發(fā)現(xiàn)，諧振耦合電能無線傳輸系統(tǒng)的傳輸效率與距離的3次方成反比， 說明系統(tǒng)的傳輸效率對距離的變化較敏感，而無線輸電系統(tǒng)的負載一般情況下是移動設(shè)備 或終端，傳輸?shù)木嚯x存在一定的不定性，如何確保傳輸距離在一定的范圍內(nèi)變化時傳輸系 統(tǒng)可以高效率工作是現(xiàn)今社會要解決的主要問題。綜上所述，針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，特別需要一種磁耦合共振式無線電能傳輸系統(tǒng) 的頻率跟蹤控制裝置，以解決以上提到的問題。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種磁耦合共振式無線電能傳輸系統(tǒng)的頻率跟蹤控 制裝置，通過采用特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計，從而實現(xiàn)本實用新型的目的。本實用新型所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)—種磁耦合共振式無線電能傳輸系統(tǒng)的頻率跟蹤控制裝置，主體為鎖相環(huán)閉環(huán)控 制系統(tǒng)，其特征在于，所述鎖相環(huán)閉環(huán)控制系統(tǒng)包括依次串聯(lián)的電流互感器、相位補償比較 器、鎖相環(huán)和PWM驅(qū)動器。在本實用新型的一個實施例中，所述電流互感器連接發(fā)射諧振回路，PWM驅(qū)動器連 接并上位控制主電路開關(guān)管。本實用新型的有益效果在于結(jié)構(gòu)和原理簡單，實時性和實用性高。

圖1為本實用新型所述的頻率跟蹤控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施方式
為使本實用新型實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實施方式
，進一步闡述本實用新型。如圖I所示，本實用新型所述的一種磁耦合共振式無線電能傳輸系統(tǒng)的頻率跟蹤 控制裝置，主體為鎖相環(huán)閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述鎖相環(huán)閉環(huán)控制系統(tǒng)包括依次串 聯(lián)的電流互感器、相位補償比較器、鎖相環(huán)和PWM驅(qū)動器。所述電流互感器連接發(fā)射諧振回 路，PWM驅(qū)動器連接并上位控制主電路開關(guān)管。本實用新型的工作原理如下當發(fā)射裝置與接收裝置距離改變時，會影響發(fā)射天 線和接收天線之間的耦合系數(shù)，由于反射阻抗的干擾致使諧振頻率改變，驅(qū)動回路中的電 流與電壓之間會有相位差產(chǎn)生，系統(tǒng)失諧，傳輸效率降低。此時頻率跟蹤部分的工作原理如 下電流互感器檢測發(fā)射諧振回路的電流，所檢測的電流被轉(zhuǎn)換為信號電壓差％。Vtl經(jīng)差分 放大后得到V1相位，將其進行補償以后與輸入端電壓的相位進行比較，一旦系統(tǒng)失諧二者 必定有相位差產(chǎn)生，比較結(jié)果會得到％。對V1進行相位補償，并與參考電壓比較，得到與發(fā) 射回路諧振頻率一致的脈沖電壓V2。V2輸入到鎖相環(huán)，鎖相環(huán)輸出一個與V2頻率相同的脈 沖到PWM驅(qū)動器，控制主電路開關(guān)管的通斷，從而使開關(guān)頻率跟隨LC諧振耦合頻率變化，實 現(xiàn)對發(fā)射回路的頻率跟蹤控制。以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行 業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述 的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還 會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型 要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求1. 一種磁耦合共振式無線電能傳輸系統(tǒng)的頻率跟蹤控制裝置，主體為鎖相環(huán)閉環(huán)控 制系統(tǒng)，其特征在于，所述鎖相環(huán)閉環(huán)控制系統(tǒng)包括依次串聯(lián)的電流互感器、相位補償比較 器、鎖相環(huán)和PWM驅(qū)動器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁耦合共振式無線電能傳輸系統(tǒng)的頻率跟蹤控制裝置， 其特征在于，所述電流互感器連接發(fā)射諧振回路，？麗驅(qū)動器連接并上位控制主電路開關(guān) 管。
專利摘要本實用新型公開了一種磁耦合共振式無線電能傳輸系統(tǒng)的頻率跟蹤控制裝置，主體為鎖相環(huán)閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述鎖相環(huán)閉環(huán)控制系統(tǒng)包括依次串聯(lián)的電流互感器、相位補償比較器、鎖相環(huán)和PWM驅(qū)動器。當發(fā)射裝置與接收裝置距離改變時，會影響發(fā)射天線和接收天線之間的耦合系數(shù)，由于反射阻抗的干擾致使諧振頻率改變，驅(qū)動回路中的電流與電壓之間會有相位差產(chǎn)生，系統(tǒng)失諧，傳輸效率降低。此時鎖相環(huán)閉環(huán)控制系統(tǒng)便會控制開關(guān)頻率跟隨LC諧振耦合頻率變化，實現(xiàn)對發(fā)射回路的頻率跟蹤控制。
文檔編號H02J17/00GK202444333SQ20122005947
公開日2012年9月19日 申請日期2012年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月22日
發(fā)明者孟祥成, 徐賀騰, 牛王強 申請人:上海海事大學