具有異常狀態保護功能的無線電能傳輸系統技術方案

具有異常狀態保護功能的無線電能傳輸系統，其發射端整流濾波電路的輸出端連接發射端整流濾波電壓采樣電路，逆變電路的輸出端連接發射端線圈電流采樣電路，發射端整流濾波電壓的采樣信號和發射端線圈輸入電流的采樣信號均傳遞到發射端MCU；接收端整流濾波電路的輸出端連接接收端整流濾波電壓采樣電路，穩壓電路的輸出端連接負載輸入電流采樣裝置，接收端整流濾波電路輸出電壓的采樣信號和負載輸入電流采樣信號均傳遞到接收端MCU。無線電能傳輸方法，根據上述采樣電路采集的電流值和電壓值，計算相對效率，并將其與閾值進行比較，根據時間段T內相對效率與其閾值的關系判斷系統是否處于異常狀態。

【技術實現步驟摘要】
具有異常狀態保護功能的無線電能傳輸系統
本專利技術屬于無線充電
，涉及一種無線電能傳輸系統，具體的說，涉及一種具有異常狀態保護功能的無線電能傳輸系統。
技術介紹
無線電能傳輸是一種通過空間電磁場耦合來進行電能傳輸的技術，其主要優點是(1)使用方便，不需要插拔；(2)安全系數高，由于發射端和接收端無直接電路連接，不會產生電火花；(3)應用領域廣，可以在易燃易爆等惡劣工況下使用；可以在水中進行能量傳輸，在海洋裝備等水下應用中。當無線電能傳輸系統處于非正常工作狀態時，比如發射端和接收端發生位置偏移、器件損傷等情況下，系統效率會低于正常工作狀態，這時就會造成能量浪費而且會引起系統發熱從而進一步降低器件應力與系統性能，情況嚴重時則會破壞系統的穩定性。這直接導致產品存在潛在的故障風險。為了提高系統的穩定性和安全性，需要有效的解決上述問題。現有無線電能傳輸系統通常不具有異常狀態保護功能。公開號為CN104868610A的專利公開了一種無線充電系統及方法，具體公開：無線充電接收模塊包括用于對整流穩壓后電壓進行采樣的電壓采樣元件，在動態負載發生變化時，電壓采樣元件的采樣值將反應動態負載的變化，將其傳遞到無線充電接收端的MCU，以便MCU對動態負載的異常做出反應，對輸出電壓進行控制。這種方法僅考慮了無線充電接收端的異常輸出。異常狀態下，無線充電接收端和無線電能發射端均會對異常狀態做出反應，研究一種可綜合考慮無線電能接收端和無線電能發射端異常狀態的無線電能傳輸系統及方法，可更準確的對異常狀態做出診斷。
技術實現思路
本專利技術的目的在于根據現有技術的不足提供一種可準確診斷無線電能傳輸系統異常狀態、具有異常狀態診斷和保護功能的無線電能傳輸系統。為實現以上目的，本專利技術提供以下技術方案：具有異常狀態保護功能的無線電能傳輸系統，包括無線發射端和無線接收端，無線發射端包括發射端整流濾波電路、發射端MCU、發射端線圈和無線通信接收模塊，發射端整流濾波電路的輸出端經逆變電路與發射端線圈相接；無線接收端包括接收端線圈、接收端整流濾波電路、接收端MCU和無線通信發射模塊，接收端線圈的輸出經接收端整流濾波電路及穩壓電路接負載；無線通信發射模塊獲取接收端MCU的信號并與無線通信接收模塊間進行信號傳輸，無線通信接收模塊將其獲得的信號值傳遞到發射端MCU；發射端整流濾波電路的輸出端連接用于采集發射端整流濾波電路輸出電壓的發射端整流濾波電壓采樣電路，逆變電路的輸出端連接用于采集發射端線圈輸入電流的發射端線圈電流采樣電路，發射端整流濾波電壓的采樣信號和發射端線圈輸入電流的采樣信號均傳遞到發射端MCU；接收端整流濾波電路的輸出端連接用于采集接收端整流濾波電路輸出電壓接收端整流濾波電壓采樣電路，穩壓電路的輸出端連接用于采集負載輸入電流的負載輸入電流采樣裝置，收端整流濾波電路輸出電壓的采樣信號和負載輸入電流采樣信號均傳遞到接收端MCU。優選的是：射端整流濾波電壓采樣電路包括串聯的電阻R3和電阻R4，電阻R3的第一端接發射端整流濾波電路的輸出端，電阻R4的第二端接地，電阻R3的第二端和電阻R4的第一端互連并接電壓跟隨器U1的同相輸入端，電壓跟隨器U1的輸出端與電阻R4的第二端的之間接電容C1，電壓跟隨器U1的輸出端與發射端MCU相接，將發射端整流濾波電壓采樣信號傳遞到發射端MCU，電壓跟隨器U1的輸出端還與其反向輸入端相接；發射端線圈電流采樣電路包括電阻R5、R6、R7和R8，電阻R5的第一端與逆變電路的輸出端相接，第二端接地，且其并聯有電容C3；電阻R6的第一端與電阻R5的第一端相連，第二端接兩條支路，一條支路經電容C2接地，另一條支路接電壓跟隨器U2的反向輸入端；電阻R7的第一端接地，其第二端接兩條支路，一條支路接電壓跟隨器U2的同相輸入端，另一條支路接電阻R8的第一端；電阻R8的第二段接電壓跟隨器U2的輸出端，且電壓跟隨器U2的輸出端還接至電壓跟隨器U3的同相輸入端，電壓跟隨器U3的輸出端接兩條支路，一條支路與電壓跟隨器U3的反向輸入端相連，另一條支路接至發射端MCU，將發射端線圈電流采樣信號傳遞至發射端MCU；接收端整流濾波電壓采樣電路包括串聯的電阻R1和電阻R2，電阻R1的第一端接穩壓電路的輸出端；電阻R2的第二端接地，電阻R1的第二端和電阻R2的第一端互連并接電壓跟隨器U4的同相輸入端，電壓跟隨器U4的輸出端接兩條支路，一條支路與電壓跟隨器U4的反向輸入端相接，另一條支路與接收端MCU相接，將接收端整流濾波電壓采樣信號傳遞到發射端MCU。優選的是：負載輸入電流采樣裝置采用電流采樣芯片，穩壓電路的輸出端經電流采樣芯片與負載相連，電流采樣芯片的輸出端與接收端MCU相接，將負載輸入電流采樣信號傳遞至接收端MCU。本專利技術的有益效果為：本專利技術提供了一種具有異常狀態保護功能的無線電能傳輸系統。與傳統無線電能傳輸系統不同的是，該系統配置了發射端整流濾波電壓采樣電路、發射端線圈電流采樣電路、接收端整流濾波電壓采樣電路和負載輸入電流采樣裝置，根據上述采樣電路或采樣裝置采集的電流值和電壓值，分析無線電能傳輸系統是否處于異常狀態。附圖說明圖1為無線電能傳輸系統結構示意圖。圖2為發射端整流濾波電壓采樣電路及發射端線圈電流采樣電路結構示意圖。圖3為接收端整流濾波電路及負載輸入電流采樣裝置結構示意圖。圖4為無線電能傳輸系統工作流程圖。具體實施方式以下將結合附圖對本專利技術的具體實施方式進行清楚完整地描述。顯然，具體實施方式所描述的實施例僅為本專利技術的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術的保護范圍。如圖1所示，與傳統無線電能傳輸系統相似的是，具有異常狀態保護功能的無線電能傳輸系統，包括無線發射端和無線接收端，無線發射端包括發射端整流濾波電路、發射端MCU、發射端線圈和無線通信接收模塊，發射端整流濾波電路的輸出端經逆變電路與發射端線圈相接；無線接收端包括接收端線圈、接收端整流濾波電路、接收端MCU和無線通信發射模塊，接收端線圈的輸出經接收端整流濾波電路及穩壓電路接負載；無線通信發射模塊獲取接收端MCU的信號并與無線通信接收模塊間進行信號傳輸，無線通信接收模塊將其獲得的信號值傳遞到發射端MCU。發射端線圈配置有接近式傳感器，接收端線圈配置有可被接近式傳感器感知的感應物。接近式傳感器的感知信號反饋至發射端MCU。系統工作時，從電網取交流電進入發射端整流濾波電路，使工頻交流電變為直流電。然后，發射端MCU控制電路產生PWM驅動信號，使直流電經過逆變電路后變換高頻交流電，用于激勵發射端線圈。接收端線圈通過磁場耦合拾取能量，并經過接收端高頻整流濾波電路，再輸出直流電。該直流電經過DC/DC穩壓電路輸出負載設備所需要電壓。當負載變化、器件參數漂移、溫升變化時都會影響整個系統工作的穩定性。為了實現無線電能傳輸系統的穩定運行，在無線接收端和無線發射端增加射頻通信模塊，將無線接收端的狀態信息返回給無線發射端，實現整個系統的閉環控制。在這個過程中，接收端的MCU會采樣接收端整流電壓信號，并經過與之相連無線通信發射模塊發送到發射端設備的無線通信接收模塊。發射端MCU會根據與之相連的無線通信接收模塊返本文檔來自技高網...

【技術保護點】
具有異常狀態保護功能的無線電能傳輸系統，包括無線發射端和無線接收端，所述無線發射端包括發射端整流濾波電路、發射端MCU、發射端線圈和無線通信接收模塊，發射端整流濾波電路的輸出端經逆變電路與發射端線圈相接；所述無線接收端包括接收端線圈、接收端整流濾波電路、接收端MCU和無線通信發射模塊，接收端線圈的輸出經接收端整流濾波電路及穩壓電路接負載；無線通信發射模塊獲取接收端MCU的信號并與無線通信接收模塊間進行信號傳輸，無線通信接收模塊將其獲得的信號值傳遞到發射端MCU；其特征在于：發射端整流濾波電路的輸出端連接用于采集發射端整流濾波電路輸出電壓的發射端整流濾波電壓采樣電路，逆變電路的輸出端連接用于采集發射端線圈輸入電流的發射端線圈電流采樣電路，發射端整流濾波電壓的采樣信號和發射端線圈輸入電流的采樣信號均傳遞到發射端MCU；接收端整流濾波電路的輸出端連接用于采集接收端整流濾波電路輸出電壓接收端整流濾波電壓采樣電路，穩壓電路的輸出端連接用于采集負載輸入電流的負載輸入電流采樣裝置，接收端整流濾波電路輸出電壓的采樣信號和負載輸入電流采樣信號均傳遞到接收端MCU。

【技術特征摘要】
1.具有異常狀態保護功能的無線電能傳輸系統，包括無線發射端和無線接收端，所述無線發射端包括發射端整流濾波電路、發射端MCU、發射端線圈和無線通信接收模塊，發射端整流濾波電路的輸出端經逆變電路與發射端線圈相接；所述無線接收端包括接收端線圈、接收端整流濾波電路、接收端MCU和無線通信發射模塊，接收端線圈的輸出經接收端整流濾波電路及穩壓電路接負載；無線通信發射模塊獲取接收端MCU的信號并與無線通信接收模塊間進行信號傳輸，無線通信接收模塊將其獲得的信號值傳遞到發射端MCU；其特征在于：發射端整流濾波電路的輸出端連接用于采集發射端整流濾波電路輸出電壓的發射端整流濾波電壓采樣電路，逆變電路的輸出端連接用于采集發射端線圈輸入電流的發射端線圈電流采樣電路，發射端整流濾波電壓的采樣信號和發射端線圈輸入電流的采樣信號均傳遞到發射端MCU；接收端整流濾波電路的輸出端連接用于采集接收端整流濾波電路輸出電壓接收端整流濾波電壓采樣電路，穩壓電路的輸出端連接用于采集負載輸入電流的負載輸入電流采樣裝置，接收端整流濾波電路輸出電壓的采樣信號和負載輸入電流采樣信號均傳遞到接收端MCU。2.如權利要求1所述的具有異常狀態保護功能的無線電能傳輸系統，其特征在于：所述發射端整流濾波電壓采樣電路包括串聯的電阻R3和電阻R4，電阻R3的第一端接發射端整流濾波電路的輸出端，電阻R4的第二端接地，電阻R3的第二端和電阻R4的第一端互連并接電壓跟隨器U1的同相輸入端，電壓跟隨器U1的輸出端與電阻R4的第二端的之間接電容C1，電壓跟隨器U1...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李聃，張超，
申請(專利權)人：青島魯渝能源科技有限公司，
類型：新型
國別省市：山東,37