[发明专利]一种智能脉冲式无线电能传输装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种智能脉冲式无线电能传输装置的设计。特别是涉及一种结构简单，低成本，智能化，控制简便、灵活，不易受干扰的多种脉冲模式的能量传送装置。

背景技术

无接触电能传输技术作为新的电能储存和传输技术越来越受到国内外研究人员的关注，在电动汽车、航空航天、电力系统、能源交通、生物医疗、通讯技术等领域具有广泛的应用前景。其中电磁耦合谐振技术利用非辐射电磁场近场区域完成电能传输，一方面较之电磁感应式传能，在传输距离上有了很大的扩展，为用电设备获取电能带来更大的自由；另一方面相比电磁辐射式传能，近场区域能量具有非辐射的特点，因此该技术有较好的安全性，且电能发射端与接收端的设计难度也能得到很大的缓解，目前得到很大的关注和研究。

本发明主要针对目前常用的持续型电磁耦合谐振传能装置在工作时所需的工作时间长且能量密度分散的缺点，给出了一种具有集中功率智能脉冲式无线电能传输装置的基本原理和设计方法。其中采用带火花间隙的大功率电容矩阵实现脉冲发生功能，并通过单片机经数模转换器实现触发控制，从而实现大功率可控脉冲输出的功能，具有操作灵活、结构轻便和可持续工作的特点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，在脉冲发生的基础上，通过单片机实现能量传输次数及模式的只能控制，从而实现对接收线圈短时、集中的能量无线传输。

本发明所采用的技术方案是：一种智能脉冲式无线电能传输装置，包括有脉冲发生电路(5)，还设置有：控制电路(3)，通过220V工频电源(1)及工频整流电路(2)进行供电，用于接收脉冲发生电路(5)的信号，并根据所接收的信号发出对脉冲发生电路(5)进行控制的激光信号；触发电路(4)，用于接收控制电路(3)所发出的激光信号，并使脉冲发生电路(5)处于导通工作状态。脉冲发生电路(5)输出端与能量发射线圈(6)相连接，在脉冲能量产生后，通过电磁场的耦合作用将能量传输到能量接收线圈(7)。

所述的工频整流电路(2)通过220V工频电源(1)进行供电，将工频交流电整流为直流后向控制电路(3)进行馈电。

所述的控制电路(3)包括有接收脉冲发生电路(5)所发出的电磁波信号的感应天线(31)，与感应天线(31)相连的单片机(32)，以及与单片机(32)相连的控制输出(33)；所述的控制输出(33)是由激光二极管D和光敏三极管Q组成，光敏三极管Q接收激光二极管D的激光信号，并通过集电极与触发电路(1)相连向其输出控制信号(C)，光敏三极管Q的发射极接地。

所述的触发电路(4)包括有继电器KM1、大功率晶体管Q1和行输出变压器T，其中，继电器KM1线圈一端连接控制电路(3)中光敏三极管Q的集电极，接收控制信号(C)，另一端连接24V电源；继电器KM1的开关K1一端连接一个独立于控制电路的24V电源，另一端连接行输出变压器T输入端的6脚；大功率晶体管Q1发射极接地，集电极连接行输出变压器T输入端的7脚，基极通过电阻R1连接行输出变压器T输入端的5脚；行输出变压器T输8脚为输出端，通过高压硅堆D1连接脉冲发生电路(5)，行输出变压器T输出端4脚接地。

所述的脉冲发生电路(5)是由多电容C并联构成充电能量网络，在每两个电容C之间通过放电球隙(g)相连；所述的脉冲发生电路(5)的输入端连接触发电路(4)的输出端(HV)，输出端构成放电终端，对地进行脉冲放电。

所述的能量发射线圈(6)与能量接收线圈(7)是由紫铜管或者导线绕制的谐振频率相同、品质因数很高且结构对称的一组谐振器，二者负责将脉冲能量高效的从能量发射线圈(6)无线传送到能量接收线圈(7)。

本发明的智能脉冲式无线电能传输装置，通过单片机、传感器和执行机构，在一定范围内检测并控制脉冲的次数，满足实际使用中的需要。实现了单片机在强电磁脉冲的影响下对电路进行控制，实现放电脉冲可控性，使得电磁脉冲能量智能的按照要求进行无线的传递，针对目前常用的持续型电磁耦合谐振传能装置在工作时所需的工作时间长且能量密度分散的缺点一种有效的解决方案。

附图说明

图1是本发明的整体结构原理图；

图2是信号电路触发的原理图；

图3是短时集中大功率脉冲发生电路的原理图；

图4是激光控制信号电路的原理图。

图5是脉冲能量无线传输原理图

其中：

1：220V工频电源        2：工频整流电路

3：控制电路            31：感应天线：