一种负载在线识别的无线电能传输系统及负载识别方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106532982A(43)申请公布日2017.03.22(21)申请号201710004601.3(22)申请日2017.01.04(71)申请人中国矿业大学地址221116江苏省徐州市铜山区大学路中国矿业大学科研院(72)发明人夏晨阳朱文婷陈锐马念刘利民朱从郭祥孙彦景陈俊(74)专利代理机构南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)32249代理人杨晓玲(51)Int.Cl.H02J50/12(2016.01)G01R31/00(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图4页(54)发明名称一种负载在线识别的无线电能传输系统及负载识别方法(57)摘要本发明公开了一种负载在线识别的无线电能传输系统及负载识别方法，适用于无线充电领域中使用，包括高频逆变器，原边基波能量发射模块，原边谐波能量发射模块，副边能量接收模块，系统负载，副边信号处理与发射模块，原边信号接收与处理模块以及选择开关。在系统正常输出电能时，选择开关断开，切出原边谐波能量发射模块，通过副边能量接收模块中的副边磁能拾取线圈接收来自原边基波能量发射模块中的能量并传递给负载；在需要进行负载动态识别时，选择开关闭合，切入原边谐波能量发射模块，通过提取并检测系统负载电流中的基波和谐波电流的含量和大小，依据叠加定理建立关于负载阻值和电抗的方程组，从而动态识别出负载性质及大小。采用谐波来进行负载识别，其步骤简单，能量利用率高，负载识别过程不对系统能量传输产CN106532982A生影响，对负载识别精度高。CN106532982A权利要求书1/3页1.一种负载在线识别的无线电能传输系统，其特征在于：它包括直流电源(1)、高频逆变器(2)、原边基波能量发射模块(3)、原边谐波能量发射模块(4)、副边能量接收模块(5)、系统负载(6)、副边信号处理与发射模块(7)、原边信号接收与处理模块(8)、选择开关Ⅰ(9)和选择开关Ⅱ(10)；直流电源(1)与高频逆变器(2)的输入端相连接，高频逆变器(2)的输出端分别与原边基波能量发射模块(3)和原边谐波能量发射模块(4)的输入端相连接，原边基波能量发射模块(3)和原边谐波能量发射模块(4)与副边能量接收模块(5)分别构成基波和谐波能量无线传输通道，副边能量接收模块(5)与系统负载(6)相连接，将能量以无线的方式传递给系统负载(6)，副边信号处理与发射模块(7)用以采集系统负载(6)的瞬时电压和电流，并将检测到的信号通过无线的方式发送给原边信号接收与处理模块(8)，原边信号接收和处理模块(8)将采集到的信号转换成驱动信号控制高频逆变器(2)；其中原边基波能量发射模块(3)和原边谐波能量发射模块(4)并行连接在高频逆变器(2)的输出端，分别在基波频率和3次谐波频率下发生谐振，形成基波和三次谐波能量传输通道，根据作用在副边能量接收模块(5)上的感应电压和由副边信号处理与发射模块(7)检测出的负载电压和电流信号，建立关于负载阻值和电抗的方程组，从而计算出系统负载(6)的大小，再由原边信号接收和处理模块(8)将负载信息传递到高频逆变器(2)，通过驱动高频逆变器(2)进行后续的功率控制，电压调节等。2.如权利要求1所述的负载在线识别的无线电能传输系统，其特征是：所述高频逆变器(2)采用全桥逆变电路，以获得更大的功率输出。3.如权利要求1所述的负载在线识别的无线电能传输系统，其特征是：所述原边基波能量发射模块(3)由基波线圈电感La1、基波谐振补偿电容Cp1、基波电容C1和原边基波磁能发射线圈Lp1构成，原边基波磁能发射线圈Lp1与基波电容C1串联，再与基波谐振补偿电容Cp1并联，最后与基波线圈电感La1串联在高频逆变器(2)的输出端。4.如权利要求1所述的负载在线识别的无线电能传输系统，其特征是：所述原边谐波能量发射模块(4)由谐波线圈电感La3、谐波谐振补偿电容Cp3、谐波电容C3和原边谐波磁能发射线圈Lp3构成，原边谐波磁能发射线圈Lp3与谐波电容C3串联，再与谐波谐振补偿电容Cp3并联，最后与谐波线圈电感La3串联在高频逆变器(2)的输出端。5.如权利要求1所述的负载在线识别的无线电能传输系统，其特征是：所述副边能量接收模块(5)包括顺序连接的副边基波磁能拾取线圈Ls1、副边谐波磁能拾取线圈Ls3和副边补偿电容Cs1。6.如权利要求1所述的负载在线识别的无线电能传输系统，其特征是：所述的副边信号处理与发射模块(7)包括顺序连接的电压电流检测电路、芯片DSP1和射频发射模块RF1，电压电流检测电路用以检测系统负载(6)的电压电流相位及大小信息；原边信号接收与处理模块(8)包括顺序连接的射频接收模块RF2，接收射频发射模块RF1传递的负载信息，芯片DSP2和驱动电路，用以驱动逆变