无线电力传输设备及其方法
【技术领域】
[0001] 本实施方式涉及无线电力传输设备及其方法。
【背景技术】
[0002] 无线电力传输或者无线能量传送是指将电能无线地传送至期望的装置的技术。在 19世纪，采用电磁感应原理的电动机或变压器已被广泛使用，然后人们尝试了通过辐射电 磁波比如无线电波或激光来传输电能的方法。电磁感应是指当导体周围的磁场变化时感生 出电压而使得电流流过的现象。虽然电磁感应技术的商业化已围绕小尺寸的装置迅速发 展，但是这些装置的电力传输距离较短。
[0003] 迄今为止，利用电磁感应、谐振和短波长射频的长距离传输已被用作无线能量传 送方案。
[0004] 最近，无线电力传输方案中的基于磁谐振的能量传送方案已被广泛使用。
[0005] 由于基于电磁感应方案和谐振方案的无线电力传输系统通过线圈无线地传输从 发射器侧和接收器侧生成的电信号，因此用户可以容易地使用电力给电子装置比如便携式 装置充电。
[0006] 无线电力传输设备产生具有谐振频率的AC电力，并且将该AC电力传输至无线电 力接收设备。在这种情况下，电力传输效率由各种原因来确定。同时，针对提高无线电力传 输效率的需求增加。
【发明内容】
[0007] 技术问题
[0008] 本实施方式提供了能够提高无线电力传输效率的无线电力传输设备及其方法。
[0009] 技术方案
[0010] 根据第一实施方式，提供有一种无线电力传输设备，该无线电力传输设备用于使 用谐振通过传输谐振线圈将电力无线地传输至无线电力接收设备。该无线电力传输设备包 括:AC电力生成单元，该AC电力生成单元用于生成具有准方波电压的准方波AC电力；以及 传输感应线圈，该传输感应线圈用于通过电磁感应将准方波AC电力传输至传输谐振线圈。
[0011] 无线电力传输设备的输入阻抗可以在基频分量处具有最大值。
[0012] 无线电力传输设备的输入阻抗可以在二次谐波频率分量处具有最小值。
[0013] 无线电力传输设备的输入阻抗可以从二次谐波频率分量起随着谐波频率分量的 次数增大而增大。
[0014] 准方波AC电力的占空比可以具有下述值，所述值使得准方波AC电力在基频分量 处的功率比能够大于当方波AC电力的占空比为50 %时方波AC电力在基频分量处的功率 比。
[0015] 准方波AC电力的占空比可以在23%至48%的范围内。
[0016] 准方波AC电力的占空比可以在28%至34%的范围内。
[0017]准方波AC电力的占空比可以在29%至31 %的范围内。
[0018] 根据第二实施方式，提供有一种由无线电力传输设备使用谐振通过传输谐振线圈 将电力无线地传输至无线电力接收设备的方法。该方法包括：生成具有准方波电压的准方 波AC电力；以及通过电磁感应将准方波AC电力传输至传输谐振线圈。
[0019] 无线电力传输设备的输入阻抗可以在基频分量处具有最大值，并且可以从二次谐 波频率分量起随着谐波频率分量的次数增大而增大。
[0020] 该方法还可以包括：生成DC电力；生成正弦波；以及基于正弦波来生成AC电力控 制信号。
[0021] 生成具有准方波电压的准方波AC电力可以包括基于AC电力控制信号来生成准方 波AC电力。
[0022] 准方波AC电力的占空比可以具有下述值，所述值使得准方波AC电力在基频分量 处的功率比能够大于当方波AC电力的占空比为50 %时方波AC电力在基频分量处的功率 比。
[0023] 根据第三实施方式，提供有一种无线电力传输设备，该无线电力传输设备用于使 用谐振通过传输谐振线圈将电力无线地传输至无线电力接收设备。该无线电力传输设备包 括:AC电力控制单元，该AC电力控制单元用于生成AC电力控制信号；全桥结构晶体管电路 部分，该全桥结构晶体管电路部分用于基于AC电力控制信号来输出具有准方波电压的准 方波AC电力；以及传输感应线圈，该传输感应线圈用于通过电磁感应将准方波AC电力传输 至传输谐振线圈。
[0024] 全桥结构晶体管电路部分可以包括：第一晶体管，该第一晶体管包括漏极电极和 源极电极，DC电力被施加至第一晶体管的漏极电极，并且第一晶体管的源极电极连接至传 输感应线圈的一端；第二晶体管，该第二晶体管包括漏极电极和源极电极，第二晶体管的漏 极电极连接至第一晶体管的源极电极，并且第二晶体管的源极电极接地；第三晶体管，该第 三晶体管包括漏极电极和源极电极，DC电力被施加至第三晶体管的漏极电极，并且第三晶 体管的源极电极连接至传输感应线圈的另一端；以及第四晶体管，该第四晶体管包括漏极 电极和源极电极，第四晶体管的漏极电极连接至第三晶体管的源极电极，并且第四晶体管 的源极电极接地。第一晶体管的源极电极和第三晶体管的源极电极可以输出准方波AC电 力。
[0025] 准方波AC电力在基频分量处的占空比可以具有下述值，所述值使得准方波AC电 力在基频分量处的功率比能够大于当方波AC电力的占空比为50%时方波AC电力在基频分 量处的功率比。
[0026] 准方波AC电力的占空比可以在23%至48%的范围内。
[0027] 无线电力传输设备的输入阻抗可以在基频分量处具有最大值，并且可以从二次谐 波频率分量起随着谐波频率分量的次数增大而增大。
[0028] 有益效果
[0029] 如上所述，根据本实施方式，可以增大无线电力传输设备的效率。
[0030] 根据本实施方式，可以防止由于高电流而损坏电路。
[0031] 根据本实施方式，采用谐振方案的无线充电设备使用准方波AC电力来增大无线 电力传输设备的效率。
【附图说明】
[0032] 图1是用于说明根据本实施方式的无线电力传输系统的电路图。
[0033] 图2是示出了根据本实施方式的传输感应线圈的等效电路的电路图。
[0034] 图3是示出了根据本实施方式的供电装置和无线电力传输设备的等效电路的电 路图。
[0035] 图4是示出了根据本实施方式的无线电力接收设备的等效电路的电路图。
[0036] 图5是示出了根据第一实施方式的供电装置的框图。
[0037] 图6是示出了根据第一实施方式的AC电力生成单元和传输电力控制单元的框图。
[0038] 图7是示出了根据第一实施方式的DC-DC转换器的电路图。
[0039] 图8是示出了根据第一实施方式的DC-AC转换器的电路图。
[0040] 图9是示出了根据第一实施方式的无线电力传输方法的流程图。
[0041] 图10示出了根据第一实施方式的供电装置中的节点处的波形。
[0042] 图11是示出了根据第一实施方式由供电装置生成的方波AC电力的取决于频率分 量而变化的电压幅度的图表。
[0043] 图12是示出了根据第二实施方式的供电装置的框图。
[0044] 图13是示出了根据第二实施方式的AC电力生成单元和传输电力控制单元的框 图。
[0045] 图14是示出了根据第二实施方式的DC-AC转换器的电路图。
[0046] 图15是示出了根据第二实施方式的无线电力传输方法的流程图。
[0047] 图16示出了根据第二实施方式的供电装置中的节点处的波形。
[0048] 图17是示出了根据第二实施方式的谐振型无线电力传输系统的输入阻抗的图 表。
[0049] 图18是示出了根据第二实施方式由供电装置生成的方波AC电力的取决于频率分 量而变化的电压幅度的图表。
[0050] 图19是示出了根据第二实施方式由供电装置生成的准方波AC电力的根据基频分 量而变化的功率比的图表。
【具体实施方式】
[0051] 在下文中，将参照附图详细描述各实施方式，以使得本领域普通技术人员可以容 易地使用本实施方式来执行本发明。然而，本实施方式可以不限于以下描述的内容，而是具 有各种修改。此外，为了清楚地说明起见，在附图中只示出了与本实施方式相关的部件。在 下文中，为相似的元件分配了相似的附图标记。
[0052] 在以下描述中，当预定部分"包括"预定部件时，该预定部分不排除其他部件，而是 还可以包括其他部件，除非另有说明。
[0053] 在下文中，将参照图1至图4来描述根据本实施方式的无线电力传输系统。
[0054] 图1是用于说明根据本实施方式的无线电力传输系统的电路图。
[0055] 参照图1，无线电力传输系统可以包括供电装置100、无线电力传输设备200、无线 电力接收设备300以及负载400。
[0056] 根据本实施方式的供电装置100可以被包括在无线电力传输设备200中。
[0057] 无线电力传输设备200可以包括传输感应线圈210和传输谐振线圈220。
[0058] 无线电力接收设备300可以包括接收谐振线圈310、接收感应线圈320以及整流电 路 330。
[0059] 供电装置100的两端连接至传输感应线圈210的两端。
[0060] 传输谐振线圈220可以以预定距离与传输感应线圈210间隔开。
[0061] 接收谐振线圈310可以以预定距离与接收感应线圈320间隔开。
[0062] 接收感应线圈320的两端连接至整流电路330的两端，并且负载400连接至整流 电路330的两端。根据实施方式，负载400可以被包括在无线电力接收设备300中。
[0063] 从供电装置100生成的电力被传输至无线电力传输设备200。