无线电能传输方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种无线电能传输方法及系统，所述方法包括：无线电能发射端将输入的市电整流为市电工频2倍频的正弦单向脉冲电压，对所述正弦单向脉冲电压进行逆变得到包含所述正弦单向脉冲电压的高频载波信号；根据所述高频载波信号控制发射线圈产生电磁波；无线电能接收端拾取所述电磁波转换得到所述高频载波信号，对所述高频载波信号进行滤波得到市电工频2倍频的正弦单向脉冲电压；将所述正弦单向脉冲电压提供给负载，为负载供电。通过本发明专利技术使得无线电能传输系统的发射端及接收端的设计更轻薄化，并降低了成本。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种无线电能传输方法及系统，所述方法包括：无线电能发射端将输入的市电整流为市电工频2倍频的正弦单向脉冲电压，对所述正弦单向脉冲电压进行逆变得到包含所述正弦单向脉冲电压的高频载波信号；根据所述高频载波信号控制发射线圈产生电磁波；无线电能接收端拾取所述电磁波转换得到所述高频载波信号，对所述高频载波信号进行滤波得到市电工频2倍频的正弦单向脉冲电压；将所述正弦单向脉冲电压提供给负载，为负载供电。通过本专利技术使得无线电能传输系统的发射端及接收端的设计更轻薄化，并降低了成本。【专利说明】无线电能传输方法及系统
本专利技术涉及无线电能传输领域，尤其涉及一种无线电能传输方法及系统。
技术介绍
无线电能传输技术，一般是采用感应耦合电能传输技术，是一种通过电磁耦合以 非接触式方式向负载传递能量的一项新技术。无线电能传输系统主要分为发射端和接收端 两大部分，发射端主要是完成电能的变换与发送，接收端主要是完成能量的拾取与稳压，为 负载供电。系统通过发射线圈中的高频电流激发的高频磁场在接收端线圈中引起电磁感应 产生感应电压的模式完成能量的非接触传送。 目前市面上已经出现了无线手机充电器、无线充电的电动牙刷等小功率的无线电 能传输产品。但是还没有应用无线电能传输技术的小家电产品出现，原因之一是很多小家 电产品本身需要较高的功率，满足条件的无线电能接收模块体积较大，无法装配到小家电 产品中，若加大小家电产品体积，则由于太过笨重，带来使用者操作的不便；并且成本较高， 不利于市场推广。 如图1所示，现有的无线电能传输系统的发射端大都是采用平滑的直流逆变成高 频的交流并由发射线圈将其转化为高频的电磁场发射，为了抑制谐波，提高发射端的功率 因素，无线电能发射端需加入PFC (Power Factor Correction:功率因素校正）电路，如被 动式PFC或主动式PFC线路。这样增加了发射端的体积，成本高，不容易使产品小型轻薄化。 对应的，如图2所示，无线电能接收端将接收到的高频交流电通过整流滤波为直 流电，然后将直流电通过逆变电路转化为市电频率的交流电(例如220V/50HZ)提供给家电 产品。 由于无线电能接收端加入了逆变电路，对于高功率的无线电能传输的接收端来 说，其元件数倍增，导致其效率降低，功率损耗变大，且不可避免的需要增加散热片，进一步 增大了接收端的体积，不容易使产品小型轻薄化，且成本高，不便于应用在体积有限的小家 电中，从而较难实现产品化。
技术实现思路
本专利技术提供一种无线电能传输方法及系统，实现了无线电能发射端和接收端的电 路模块的轻薄化设计，降低了成本，解决了将无线电能传输技术应用到的小家电产品中的 问题。 为达此目的，本专利技术采用以下技术方案： 一种无线电能传输方法，包括： 无线电能发射端将输入的市电整流为市电工频(例如50Hz或60Hz) 2倍频的正弦 单向脉冲电压，通过高频逆变电路对所述正弦单向脉冲电压进行逆变得到包含所述正弦单 向脉冲电压的高频载波信号，以根据所述高频载波信号控制发射线圈产生电磁波； 无线电能接收端拾取所述电磁波转换得到所述高频载波信号，对所述高频载波信 号进行滤波得到市电工频2倍频的正弦单向脉冲电压，将所述正弦单向脉冲电压提供给负 载，为负载供电。 其中，所述通过高频逆变电路对所述正弦单向脉冲电压进行逆变得到包含所述正 弦单向脉冲电压的高频载波信号，以根据所述高频载波信号控制发射线圈产生电磁波还包 括：通过预先在所述发射端中设置的补偿电路对所述高频载波信号进行补偿，以根据补偿 后的所述高频载波信号控制发射线圈产生电磁波； 所述无线电能传输方法还包括： 采样发射线圈上的电压波形并实时调节所述高频逆变电路的开关频率，使所述高 频逆变电路的开关频率与由所述补偿电路与发射线圈构成的谐振网络的频率一致。 其中，所述无线电能接收端拾取所述电磁波转换得到所述高频载波信号还包括： 对接收端的功率因素进行补偿，以调整接收端接收到的有用功功率大小，再根据补偿后的 电能转换得到所述高频载波信号。 其中，所述将所述正弦单向脉冲电压提供给负载，为负载供电之后，还包括： 实时采集无线电能接收电路输出给负载的电压、电流及非正常状态时的保护的模 拟信号，将其转化为数字信号，并将所述负载的电压、电流及非正常状态时的保护的数字信 号通过无线方式反馈给发射端； 发射端根据所述负载的电压、电流及非正常状态时的保护的信号调整其工作状 态； 所述非正常状态时的保护的模拟信号包括：过流、过压或过温。 -种无线电能传输系统，包括发射端和接收端，发射端产生的电磁波，接收端拾取 所述电磁波并转化为电能为负载供电，其中，所述发射端包括： 第一整流高频滤波电路，用于将输入的市电整流为市电工频2倍频的正弦单向脉 冲电压， 高频逆变电路，与所述第一整流高频滤波电路和控制电路连接，用于根据控制电 路的控制信号对所述正弦单向脉冲电压进行逆变得到包含所述正弦单向脉冲电压的高频 载波信号，以根据所述高频载波信号控制发射线圈产生的电磁波； 所述接收端包括：第二整流高频滤波电路，用于对由电磁波转换得到的包含所述 正弦单向脉冲电压的高频载波信号进行滤波，得到市电工频2倍频的正弦单向脉冲电压； 将所述正弦单向脉冲电压提供给负载，为负载供电。 其中，所述发射端还包括： 与所述高频逆变电路连接的补偿电路，其包含一谐振电容，且所述补偿电路与发 射线圈连接构成谐振网络，用于对高频逆变电路的所述高频载波信号进行补偿； 线圈温度采集电路和线圈电流电压信号采集电路，分别与所述控制电路连接，用 于采集发射线圈的温度和电流电压信号并确定是否发出相应的保护信号给控制电路； 所述控制电路，还用于根据采样得到的发射线圈的电压波形实时调节所述高频逆 变电路的开关频率，使所述1?频逆变电路的开关频率与谐振网络的频率一致。 其中，所述接收端还包括： 拾取补偿电路，与拾取线圈和所述第二整流高频滤波电路连接，并且，所述拾取补 偿电路与发射端的补偿电路构成一补偿拓扑架构，用于对接收端的功率因素进行补偿，以 调整接收端接收到的有用功功率大小，再根据补偿后的电能转换得到所述高频载波信号； 其中，所述拾取补偿电路中包含一谐振电容。 其中，所述接收端还包括： 负载信息采集电路，用于实时采集负载信息；所述负载信息包括负载的电流信号、 电压信号及非正常状态时的保护的模拟信号； 电压负反馈、保护及AD转换电路，与所述负载信息采集电路连接，用于将负载信 息的模拟信号转化为负载信息的数字信号；以及， 无线信号发射电路，与所述电压负反馈、保护及AD转换电路连接，用于将所述负 载信息的数字信号调制到无线通信信道中并发射出去； 所述发射端还包括： 无线信号接收电路，与所述控制电路连接，用于接收接收端反馈的负载信息； 所述控制电路，还用于根据无线信号接收电路接收到的负载信息调整发射端的工 作状态。 其中，所述发射端还包括： EMI电路，与所述控制电路和所述线圈温度采集电路连接，并且其包含一继电器， 当线圈温度达到设定点本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线电能传输方法，其特征在于，包括：无线电能发射端将输入的市电整流为市电工频2倍频的正弦单向脉冲电压，通过高频逆变电路对所述正弦单向脉冲电压进行逆变得到包含所述正弦单向脉冲电压的高频载波信号，以根据所述高频载波信号控制发射线圈产生电磁波；无线电能接收端拾取所述电磁波转换得到所述高频载波信号，对所述高频载波信号进行滤波得到市电工频2倍频的正弦单向脉冲电压，将所述正弦单向脉冲电压提供给负载，为负载供电，其中所述市电工频是50Hz或60Hz。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李聃，龙海岸，
申请(专利权)人：海尔集团技术研发中心，海尔集团公司，
类型：发明
国别省市：山东;37