一种非接触电能传输装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种非接触电能传输装置，包括初级电路和次级电路，所述初级电路包括：单相全桥逆变电路，用于将直流电压转换为频率为f的交流电压；谐振补偿电路，用于补偿所述初级电路的谐振频率；温度监控电路，用于检测所述非接触电能传输装置各点的温度；微处理器控制电路，用于根据所述温度信号来生成控制信号，并将所述控制信号传输给单相全桥逆变电路；所述次级电路包括：次级线圈，用于接收由初级线圈传输过来的电能。本发明专利技术通过对非接触电传输装置温度的监控，实现对系统谐振频率的实时跟踪，并进一步对系统的工作频率进行调节，使得整个电路始终工作在谐振频率点上，提高了非接触电能的传输效率。

【技术实现步骤摘要】
一种非接触电能传输装置和方法
本专利技术涉及电能传输
，尤其涉及一种非接触电能传输装置和方法。
技术介绍
传统电能传输方式主要是通过导线间的连接进行，电气设备通过插头和插座等接触式连接器进行供电。而在工业生产和日常生活中的各个领域中，都存在着许多对非接触式电能传输的需求。尤其是针对移动式电气设备，非接触电能传输解决了设备的安全、便捷、绿色介入等问题，应用越来越广泛。常用的非接触电传输电路主要包括变压器初级电路和变压器次级电路两个部分，两个电路通过变压器耦合在一起，通过变压器产生交变的高频电磁场，实现无电气连接的供电电源与用电设备之间进行电能的传输。非接触电能传输的一个重要问题是如何提高传输效率，其中一种有效方法是对非接触电能传输电路进行谐振补偿设计，在初级和次级电路中加入谐振电路，所述谐振补偿电路能够有效的补偿变压器的漏感，进而降低整个非接触电能传输的无功功率，来达到提高非接触电能传输效率的目的。
技术实现思路
有鉴于此，本申请的一个实施例提供了一种非接触电能传输装置，包括初级电路和次级电路：所述初级电路包括：单相全桥逆变电路，包括开关组和初级线圈，用于接收微处理器控制电路控制信号，将直流电压转换为频率为f的交流电压；谐振补偿电路，串联在所述开关组和初级线圈之间，由多个谐振补偿电容组成，用于补偿所述初级电路的谐振频率；温度监控电路，包括温度传感器，用于检测所述非接触电能传输装置各点的温度，并将温度信号传输给微处理器控制电路；微处理器控制电路，包括微处理器，用于根据所述温度信号来生成控制信号，并将所述控制信号传输给单相全桥逆变电路；所述次级电路包括：次级线圈，用于接收由初级线圈传输过来的电能。其中，所述开关组由第一开关，第二开关，第三开关和第四开关组成。其中，所述谐振补偿电容由多个电容器和开关组成的电容组构成，所述电容组的总电容可调。其中，所述温度传感器分别布置在谐振补偿电路、初级线圈上和次级电路上。其中，所述温度传感器还包括模数转换器，用于将模拟温度信号转换为数字温度信号。其中，所述初级电路还包括驱动电路，用于增强所述控制信号的驱动能力。本专利技术的另一个实施例还提供了一种非接触电能传输方法，其特征在于，包括：检测非接触电能传输装置的实时温度，并将检测到的模拟温度信号转换为数字温度信号；通过所述数字温度信号计算出当前温度下初级电路谐振频率；根据所述当前温度下的谐振频率生成控制信号；根据所述控制信号调节初级电路的工作频率。其中，所述计算当前温度下初级电路谐振频率采用的是查表方法，具体的，在表中预设有不同温度下对应的电路器件参数值。其中，所述所述控制信号能够通过设置控制信号的占空比、频率和死区时间来驱实现对初级电路工作频率的调节。其中，所述控制信号先发送给驱动电路，驱动电路再生成驱动信号来实现对初级工作频率的调节。本专利技术通过对非接触电传输装置温度的监控，来获取系统电路中电子元器件参数的变化，实现了对系统谐振频率的实时跟踪，并进一步的能够根据所述温度信号对初级电路工作频率进行实时调节，使得整个电路始终工作在系统的谐振频率点上，提高了非接触电能的传输效率。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的一个实施例提供的一种非接触电能传输装置的结构示意图；图2为本专利技术的一个实施例提供的单相全桥逆变电路的结构示意图；图3为本专利技术的一个实施例提供的计算当前温度下器件参数的方法示意图。具体实施方式为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“耦合”、“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。现有技术对谐振电路的设计主要包括串联谐振和并联谐振两种方式，这两种方式均是通过在电路中增加谐振电容和变压器的电感串联或者并联来实现电路的谐振。本专利技术专利技术人通过分析对比发现初级电路的串联谐振电路相比于并联谐振实现更简单、传输效率高，因此本专利技术的实施例选用了串联谐振方式。现有技术通常根据整个非接触电路系统在设计之初就确定好的固定工作频率来设计补偿电路的谐振频率，根据设计参数，当整个电路系统的工作频率和初级电路的谐振频率相等时，电路的传输效率最大。在实际应用时，由于初级电路的谐振频率实际上是由电路中的每个电子元器件的参数所决定的，而在温度变化大的应用场景下，初级电路中的电子元器件的各种参数会产生变化，这就导致了初级电路的谐振频率也发生变化。由于电路系统的工作频率是不变的，而初级谐振频率发生变化，二者不再相等，整个非接触电能传输的效率就会降低。基于上述问题，本专利技术提出了一种温度自适应的非接触电能传输装置，包括初级电路和次级电路，所述初级电路包括：单相全桥逆变电路，包括开关组和初级线圈，用于接收微处理器控制电路的控制信号，将直流电压转换为频率为交流电压。如图2所示，在本专利技术的一个实施中，输入电压Ud通过所述开关组将电压传输到所述初级线圈。具体的，所述开关组由第一开关，第二开关，第三开关和第四开关组成。在本专利技术的一个实施中，当第一开关和第四开关闭合，第二开关和第三开关断开时，所述初级线圈上的输出电压U0等于输入电压Ud；当第一开关和第四开关断开，第二开关和第三开关闭合时，所述初级线圈上的输出电压U0等于负的输入电压-Ud。当以频率f交替切换所述开关组时，在所述初级线圈上获得正负交替的方波，即交变电压U0，所述交变电压Uf的周期Ts＝1/f。谐振补偿电路，串联在所述开关组和初级线圈之间，由多个谐振补偿电容组成，用于补偿所述初级电路的谐振频率。在本专利技术的一个实施中，为了降低开关带来的损耗，使输出电流电压相位相同，在所述开关组和所述初级线圈之间设置的谐振补偿电路由谐振补偿电容并联构成，每一个并联通路上设置有一个开关，组成开关组，通过所述开关组能够实现对总补偿电容大小的控制。温度监控电路，包括温度传感器，用于检测所述非接触电能传输装置各点的温度，并将温度信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非接触电能传输装置，包括初级电路和次级电路，其特征在于：所述初级电路包括：单相全桥逆变电路，包括开关组和初级线圈，用于接收微处理器控制电路的控制信号，将直流电压转换为频率为交流电压；谐振补偿电路，串联在所述开关组和初级线圈之间，由多个谐振补偿电容组成，用于补偿所述初级电路的谐振频率；温度监控电路，包括温度传感器，用于检测所述非接触电能传输装置各点的温度，并将温度信号传输给微处理器控制电路；微处理器控制电路，包括微处理器，用于根据所述温度信号来生成控制信号，并将所述控制信号传输给单相全桥逆变电路；所述次级电路包括：次级线圈，用于接收由初级线圈传输来的电能。

【技术特征摘要】
1.一种非接触电能传输装置，包括初级电路和次级电路，其特征在于：所述初级电路包括：单相全桥逆变电路，包括开关组和初级线圈，用于接收微处理器控制电路的控制信号，将直流电压转换为频率为交流电压；谐振补偿电路，串联在所述开关组和初级线圈之间，由多个谐振补偿电容组成，用于补偿所述初级电路的谐振频率；温度监控电路，包括温度传感器，用于检测所述非接触电能传输装置各点的温度，并将温度信号传输给微处理器控制电路；微处理器控制电路，包括微处理器，用于根据所述温度信号来生成控制信号，并将所述控制信号传输给单相全桥逆变电路；所述次级电路包括：次级线圈，用于接收由初级线圈传输来的电能。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述开关组由第一开关，第二开关，第三开关和第四开关组成。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述谐振补偿电容由多个电容器和开关组成的电容组构成，所述电容组的总电容可调。4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述温度传感器分别布置在谐振补偿电路、初级线圈上和次...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢棋军，杨永友，洪林峰，王自立，底青云，
申请(专利权)人：中国科学院地质与地球物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11