专利名称：一种磁耦合共振式无线电能传输系统的频率跟踪控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电气设备及电气工程领域，特别涉及到一种磁耦合共振式无线电 能传输系统的频率跟踪控制装置。
背景技术：
利用电磁共振耦合来实现无线电能传输是一种新兴的无线电能传输方案。这种 传输技术的特点是不具有敏感的方向性，传输距离为10cm 5m,可穿越非磁性物质传输能 量；只有相同频率的谐振耦合体传输消耗能量，因此这种形式的电能传输具有高效率传输 的优点。但该技术在实际应用中有着局限性，即随着传输距离的改变系统的传输效率难以 控制在最大状态。不少研究人员提出通过改变系统参数，比如共振线圈直径，谐振电容大 小，负载大小等方法来提高系统的传输效率。然而实际应用中对于固定的设备，系统的线圈 参数、谐振电容大小、负载大小都基本不再改变，因此改变系统参数的方法难以在实际应用 中实现。另有研究发现，谐振耦合电能无线传输系统的传输效率与距离的3次方成反比， 说明系统的传输效率对距离的变化较敏感，而无线输电系统的负载一般情况下是移动设备 或终端，传输的距离存在一定的不定性，如何确保传输距离在一定的范围内变化时传输系 统可以高效率工作是现今社会要解决的主要问题。综上所述，针对现有技术的缺陷，特别需要一种磁耦合共振式无线电能传输系统 的频率跟踪控制装置，以解决以上提到的问题。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种磁耦合共振式无线电能传输系统的频率跟踪控 制装置，通过采用特殊的结构设计，从而实现本实用新型的目的。本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现—种磁耦合共振式无线电能传输系统的频率跟踪控制装置，主体为锁相环闭环控 制系统，其特征在于，所述锁相环闭环控制系统包括依次串联的电流互感器、相位补偿比较 器、锁相环和PWM驱动器。在本实用新型的一个实施例中，所述电流互感器连接发射谐振回路，PWM驱动器连 接并上位控制主电路开关管。本实用新型的有益效果在于结构和原理简单，实时性和实用性高。
图1为本实用新型所述的频率跟踪控制装置的结构框图。
具体实施方式
为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式
，进一步阐述本实用新型。如图I所示，本实用新型所述的一种磁耦合共振式无线电能传输系统的频率跟踪 控制装置，主体为锁相环闭环控制系统，其特征在于，所述锁相环闭环控制系统包括依次串 联的电流互感器、相位补偿比较器、锁相环和PWM驱动器。所述电流互感器连接发射谐振回 路，PWM驱动器连接并上位控制主电路开关管。本实用新型的工作原理如下当发射装置与接收装置距离改变时，会影响发射天 线和接收天线之间的耦合系数，由于反射阻抗的干扰致使谐振频率改变，驱动回路中的电 流与电压之间会有相位差产生，系统失谐，传输效率降低。此时频率跟踪部分的工作原理如 下电流互感器检测发射谐振回路的电流，所检测的电流被转换为信号电压差％。Vtl经差分 放大后得到V1相位，将其进行补偿以后与输入端电压的相位进行比较，一旦系统失谐二者 必定有相位差产生，比较结果会得到％。对V1进行相位补偿，并与参考电压比较，得到与发 射回路谐振频率一致的脉冲电压V2。V2输入到锁相环，锁相环输出一个与V2频率相同的脉 冲到PWM驱动器，控制主电路开关管的通断，从而使开关频率跟随LC谐振耦合频率变化，实 现对发射回路的频率跟踪控制。以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行 业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述 的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还 会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型 要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求1. 一种磁耦合共振式无线电能传输系统的频率跟踪控制装置，主体为锁相环闭环控 制系统，其特征在于，所述锁相环闭环控制系统包括依次串联的电流互感器、相位补偿比较 器、锁相环和PWM驱动器。
2.根据权利要求1所述的一种磁耦合共振式无线电能传输系统的频率跟踪控制装置， 其特征在于，所述电流互感器连接发射谐振回路，？丽驱动器连接并上位控制主电路开关 管。
专利摘要本实用新型公开了一种磁耦合共振式无线电能传输系统的频率跟踪控制装置，主体为锁相环闭环控制系统，其特征在于，所述锁相环闭环控制系统包括依次串联的电流互感器、相位补偿比较器、锁相环和PWM驱动器。当发射装置与接收装置距离改变时，会影响发射天线和接收天线之间的耦合系数，由于反射阻抗的干扰致使谐振频率改变，驱动回路中的电流与电压之间会有相位差产生，系统失谐，传输效率降低。此时锁相环闭环控制系统便会控制开关频率跟随LC谐振耦合频率变化，实现对发射回路的频率跟踪控制。
文档编号H02J17/00GK202444333SQ20122005947
公开日2012年9月19日 申请日期2012年2月22日 优先权日2012年2月22日
发明者孟祥成, 徐贺腾, 牛王强 申请人:上海海事大学