一種無(wú)線能量傳輸系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電通信領(lǐng)域，尤其是涉及一種無(wú)線能量傳輸系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]尼古拉?特斯拉發(fā)現(xiàn)能量除了通過(guò)導(dǎo)線還可以通過(guò)無(wú)線電波傳播。幾種用于無(wú)線能量傳輸?shù)碾娐方Y(jié)構(gòu)被相繼提出，比如，初級(jí)串聯(lián)次級(jí)串聯(lián)補(bǔ)償結(jié)構(gòu)(SS)、初級(jí)串聯(lián)次級(jí)并聯(lián)補(bǔ)償結(jié)構(gòu)(SP)、初級(jí)并聯(lián)次級(jí)并聯(lián)補(bǔ)償結(jié)構(gòu)(PP)以及初級(jí)并聯(lián)次級(jí)串聯(lián)補(bǔ)償結(jié)構(gòu)。但這些方案都有各自的缺陷，PP和PS結(jié)構(gòu)的補(bǔ)償電容是負(fù)載值的函數(shù)，隨著充電過(guò)程的進(jìn)行電池的阻抗會(huì)隨之改變，這意味著初級(jí)電路部分會(huì)逐漸失諧。2007年，非輻射性磁諧振的提出使無(wú)線能量傳輸?shù)木嚯x得以很大程度的增加，人們開(kāi)始對(duì)四環(huán)路結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，但是該結(jié)構(gòu)也存在固有的不足。微小的距離變化也會(huì)給系統(tǒng)的效率帶來(lái)很大的影響，這對(duì)移動(dòng)環(huán)境中的應(yīng)用是不合適的。因此另外一種無(wú)線能量傳輸系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)，串并聯(lián)諧振結(jié)構(gòu)，得以代替四環(huán)路結(jié)構(gòu)，它在移動(dòng)環(huán)境中有更好的物理穩(wěn)定性和電穩(wěn)性。
[0003]但是上述傳輸方式還存在一些問(wèn)題,如傳輸效率低且輸出功率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明就是針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種傳輸效率高且輸出功率高的一種無(wú)線能量傳輸系統(tǒng)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，本發(fā)明包括發(fā)射匹配模塊、功率放大器、比較器、測(cè)試電路、繼電器、處理器、穩(wěn)壓器、供電模塊、接受匹配模塊，其特征在于:發(fā)射匹配模塊、功率放大器、比較器、測(cè)試電路、繼電器、處理器、穩(wěn)壓器、供電模塊、接受匹配模塊依次相連。
[0006]作為一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述處理器為單片機(jī)。
[0007]本發(fā)明有益效果。
[0008]本發(fā)明公開(kāi)了任意無(wú)線能量傳輸系統(tǒng)的傳輸效率可以由線圈的品質(zhì)因數(shù)和發(fā)射接收端間的耦合系數(shù)確定，諧振工作狀態(tài)以及阻抗匹配是獲得最大傳輸效率的理想條件。通過(guò)基于串并聯(lián)電容的系統(tǒng)，發(fā)射端和接收端阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方法。整個(gè)系統(tǒng)的傳輸效率僅僅與接收端的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)有關(guān)而與發(fā)射端的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)無(wú)關(guān)，發(fā)射端的阻抗匹配用來(lái)使電源高效率地提供輸出功率。
【附圖說(shuō)明】
[0009]為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的【具體實(shí)施方式】?jī)H僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0010]圖1是本發(fā)明電路原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]如圖所示，本發(fā)明包括發(fā)射匹配模塊、功率放大器、比較器、測(cè)試電路、繼電器、處理器、穩(wěn)壓器、供電模塊、接受匹配模塊，其特征在于:發(fā)射匹配模塊、功率放大器、比較器、測(cè)試電路、繼電器、處理器、穩(wěn)壓器、供電模塊、接受匹配模塊依次相連。
[0012]作為一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述處理器為單片機(jī)。
[0013]一個(gè)無(wú)線能量傳輸系統(tǒng)由五部分組成，電源、發(fā)射端阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線能量傳輸網(wǎng)絡(luò)、接收端阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)和負(fù)載。其中無(wú)線能量傳輸網(wǎng)絡(luò)包含了發(fā)射和接收線圈，它們間的耦合系數(shù)為k。在無(wú)線能量傳輸系統(tǒng)中傳輸功率和效率是最為關(guān)鍵的兩個(gè)量，本發(fā)明提出了一種簡(jiǎn)單明了的方法來(lái)表示系統(tǒng)理論上的最大傳輸效率。Zeqr為從接收端匹配網(wǎng)絡(luò)輸入端向右看的等效阻抗，Zeqt為從發(fā)射端匹配網(wǎng)絡(luò)右端向右看的等效阻抗。
[0014]對(duì)短距離無(wú)線能量傳輸系統(tǒng)而言，當(dāng)傳輸距離小于線圈直徑時(shí)，耦合系數(shù)k通常在0.1以上。這時(shí)系統(tǒng)傳輸效率很容易達(dá)到90%，因?yàn)閗與k(QtQr) 1/2的乘積會(huì)大于10甚至超過(guò)50。對(duì)中距離無(wú)線能量傳輸系統(tǒng)，當(dāng)傳輸距離大于線圈的直徑，耦合系數(shù)k會(huì)從0.1降到0.01。不過(guò)只要線圈品質(zhì)因數(shù)足夠的高，傳輸效率也可以超過(guò)50%。如，當(dāng)k小于0.01時(shí)，QtQr的值需要達(dá)到80000才能使系統(tǒng)傳輸效率保持50%。鑒于此，對(duì)于長(zhǎng)距離無(wú)線能量傳輸系統(tǒng)，k值很小，憑借現(xiàn)有的常規(guī)技術(shù)很難制造出那么高品質(zhì)因數(shù)的線圈來(lái)維持較高的傳輸效率。
[0015]線圈處于幾兆赫茲時(shí)尺寸遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)，輻射效應(yīng)可以被忽略，所以嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)的傳輸效率可以由無(wú)線能量傳輸網(wǎng)絡(luò)、接收端阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)和負(fù)載精確地計(jì)算出來(lái)。合理地設(shè)計(jì)出接收端阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)尤為重要，因?yàn)樗粌H補(bǔ)償了接收端線圈的電感值，而且可以用來(lái)對(duì)負(fù)載阻抗進(jìn)行變換得到想要的Reqropt。而發(fā)射端的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)與傳輸效率無(wú)關(guān)，它僅用來(lái)使Zeqt匹配電源的等效阻抗從而提供最大功率。
[0016]可以理解的是，以上關(guān)于本發(fā)明的具體描述，僅用于說(shuō)明本發(fā)明而并非受限于本發(fā)明實(shí)施例所描述的技術(shù)方案，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或等同替換，以達(dá)到相同的技術(shù)效果；只要滿足使用需要，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種無(wú)線能量傳輸系統(tǒng)，本發(fā)明包括發(fā)射匹配模塊、功率放大器、比較器、測(cè)試電路、繼電器、處理器、穩(wěn)壓器、供電模塊、接受匹配模塊，其特征在于:發(fā)射匹配模塊、功率放大器、比較器、測(cè)試電路、繼電器、處理器、穩(wěn)壓器、供電模塊、接受匹配模塊依次相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種無(wú)線能量傳輸系統(tǒng)，其特征在于:所述處理器為單片機(jī)。
【專利摘要】一種無(wú)線能量傳輸系統(tǒng)屬于電通信領(lǐng)域，尤其是涉及一種無(wú)線能量傳輸系統(tǒng)。本發(fā)明提供一種傳輸效率高且輸出功率高的一種無(wú)線能量傳輸系統(tǒng)。本發(fā)明包括發(fā)射匹配模塊、功率放大器、比較器、測(cè)試電路、繼電器、處理器、穩(wěn)壓器、供電模塊、接受匹配模塊，其特征在于：發(fā)射匹配模塊、功率放大器、比較器、測(cè)試電路、繼電器、處理器、穩(wěn)壓器、供電模塊、接受匹配模塊依次相連。
【IPC分類】H02J17-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104659926
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310596970
【發(fā)明人】惠鐵軍
【申請(qǐng)人】惠鐵軍
【公開(kāi)日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2013年11月25日