无线电力传输设备及其方法_4

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取决于频率分量而变化的电压幅度。
[0156] 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。
[0157] 如图11所示,当具有在IV与-IV之间波动的电压的方波AC电力的占空比为50% 时,该方波AC电力在基频分量处具有约为0. 64V的电压幅度,在三次谐波频率分量处具有 约0. 21V的电压幅度,以及在五次谐波频率分量处具有0. 13V的电压幅度。该方波AC电力 不具有偶数次数的谐波分量。
[0158] 在这种情况下,可以通过公式1、公式2以及公式3获得基频分量处的功率?#,?、 二次谐波频率分量处的功率、以及n次谐波频率分量处的功率。
[0159]【公式1】
[0160]
[0161] 在公式1中,是指基频分量处的输入阻抗,是指基频分量处的电压幅度。
[0162]【公式2】
[0163]
[0164] 在公式2中,是指二次谐波频率分量处的输入阻抗,是指二次谐波频 率分量处的电压幅度。
[0165]【公式3】
[0166]
[0167] 在公式3中,Zn_波是指n次谐波频率分量处的输入阻抗,Vn_波是指n次谐波频 率分量处的电压幅度。
[0168] 同时,可以通过公式4来计算基频分量处的功率比。
[0169]【公式4】
[0170]
[0171] 在公式4中,当方波AC电力的占空比为50%时,基频分量处的功率比基本上为 65. 5%〇
[0172]由于谐振型无线电力传输设备只将基频分量处获得的电力传输至无线电力接收 设备,因此基频分量处的功率比恰好成为电力传输效率。
[0173] 在下文中,将参照图12至图16来描述根据第二实施方式的能够通过进一步增大 基频分量处的功率比来进一步提高电力效率的供电装置。
[0174] 图12是示出了根据第二实施方式的供电装置100的框图。
[0175] 如图12所示,根据第二实施方式的供电装置100包括供电单元110、振荡器130、 AC电力生成单元160以及传输电力控制单元190。供电100连接至无线电力传输设备200。
[0176] 供电装置100可以被包括在无线电力传输设备200中,但是本实施方式不限于此。
[0177] 供电单元100生成具有DC电压的DC电力并将该具有DC电压的DC电力输出至输 出端。
[0178] 振荡器130生成正弦波AC信号。
[0179] 传输电力控制单元190基于振荡器130的正弦波AC信号来生成控制信号以控制 AC电力生成单元160。
[0180]AC电力生成单元160根据传输电力控制单元190的控制信号通过使用供电单元 110的DC电力来放大振荡器130的正弦波AC信号以生成具有修改后的方波的电压的AC电 力。在这种情况下,以上描述的修改后的方波可以具有如图16所示的准方波。无线电力传 输设备200通过谐振将从AC电力生成单元160生成的具有准方波的AC电力传输至无线电 力接收设备300,从而增大无线电力传输效率。
[0181] 虽然未示出,但是供电装置100可以另外地包括DC-DC转换器155和DC电力控制 单元191。在这种情况下,DC-DC转换器155可以基于从DC电力控制单元191生成的DC电 力控制信号将供电单元110的输出电力转换成具有DC电压的DC电力,并且将该DC电力提 供给AC电力控制单元160。
[0182] 无线电力传输设备200通过谐振将AC电力生成单元160的输出电力即具有准方 波波形的AC电力传输至无线电力接收设备300。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。
[0183] 如图13所示,根据第二实施方式的AC电力生成单元160包括DC-AC转换器163。 传输电力控制单元190包括AC电力控制单元193。
[0184] AC电力控制单元193基于振荡器130的正弦波AC信号来生成AC电力控制信号。
[0185] DC-AC转换器163基于AC电力控制信号将供电单元110的输出电力转换成具有修 改后的方波电压的AC电力,并且将该具有修改后的方波电压的AC电力输出至传输感应线 圈 210〇
[0186] 图14是示出了根据第二实施方式的DC-AC转换器的电路图。
[0187] 如图14所示,DC-AC转换器163包括全桥结构晶体管电路部分,并且该全桥结构晶 体管电路部分包括两个半桥晶体管电路部分。所述两个半桥晶体管电路部分中的一个半桥 晶体管电路部分包括上部晶体管T41和下部晶体管T42,并且所述两个半桥晶体管电路部 分中的另一半桥晶体管电路部分包括上部晶体管T44和下部晶体管T43。上部晶体管T41 和上部晶体管T44以及下部晶体管T42和下部晶体管T43可以包括NMOS,但是上部晶体管 T41和上部晶体管T44以及下部晶体管T42和下部晶体管T43可以用进行与NMOS的工作相 同的工作的不同装置来替换。
[0188]AC电力控制单元193具有设置在AC电力控制单元193的输出端处的第一节点至 第四节点(kl至k4),并且基于振荡器130的正弦波AC信号来生成AC电力控制信号。
[0189] 上部晶体管T41的漏极电极连接至第五节点k5,第五节点k5连接至供电单元110 的输出端,上部晶体管T41的栅极电极通过第一节点kl连接至AC电力控制单元193,以及 上部晶体管T41的源极电极连接至第六节点k6,第六节点k6连接至传输感应线圈210的电 感器L1的一端。
[0190] 下部晶体管T42的漏极电极连接至第六节点k6,下部晶体管T42的栅极电极通过 第二节点k2连接至AC电力控制单元193,以及下部晶体管T42的源极电极连接至接地端。
[0191] 上部晶体管T44的漏极电极连接至第五节点k5,第五节点k5连接至供电单元 110,上部晶体管T44的栅极电极通过第三节点k3连接至AC电力控制单元193,以及上部晶 体管T44的源极电极连接至第七节点k7,第七节点k7连接至传输感应线圈210的电感器 L1的另一端。
[0192] 下部晶体管T43的漏极电极连接至第七节点k7,下部晶体管T43的栅极电极通过 第四节点k4连接至AC电力控制单元193,以及下部晶体管T43的源极电极连接至接地端。
[0193] 在下文中,将参照图15和图16来描述根据第二实施方式的无线电力传输方法。
[0194] 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,以及图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。
[0195] 特别地,图15示出了其中实现了图12至图14的实施方式的无线电力传输方法。
[0196] 供电单元110生成具有DC电压VI的DC电力(步骤S301)。特别地,供电单元110 可以将具有AC电压的AC电力转换成具有DC电压VI的DC电力。
[0197] 振荡器130生成正弦波AC信号(步骤S303)。
[0198]AC电力控制单元193基于正弦波AC信号生成AC电力控制信号(步骤S311),并 且将该AC电力控制信号输出至DC-AC转换器163。对于具有图14中示出的电路的DC-AC 转换器163而言,AC电力控制信号可以包括上部晶体管T41、上部晶体管T44、下部晶体管 T42以及下部晶体管T43的控制信号。
[0199] 特别地,供电装置100的工作的一个周期包括正电压输出时隙TS1、第一零电压输 出时隙TS2、负输出时隙TS3以及第二零电压输出时隙TS4。
[0200] 在下文中,将参照图16详细描述每个控制信号。
[0201] 在正电压输出时隙TS1期间,上部晶体管T41的控制信号具有用于导通上部晶体 管T41的电平,下部晶体管T42的控制信号具有用于断开下部晶体管T42的电平,下部晶体 管T43的控制信号具有用于导通下部晶体管T43的电平,以及上部晶体管T44的控制信号 具有用于断开上部晶体管T44的电平。因此,AC电力控制单元193的输出电压V3变成正 电压。
[0202] 在第一零电压输出时隙TS2期间,上部晶体管T41、下部晶体管T42、下部晶体管 T43以及上部晶体管T44的控制信号分别具有用于断开上部晶体管T41、下部晶体管T42、下 部晶体管T43以及上部晶体管T44的电平。因此,AC电力控制单元193的输出电压V3变 成零电压。
[0203] 在负电压输出时隙TS3期间,上部晶体管T41的控制信号具有用于断开上部晶体 管T41的电平,下部晶体管T42的控制信号具有用于导通下部晶体管T42的电平,下部晶体 管T43的控制信号具有用于断开下部晶体管T43的电平,以及上部晶体管T44的控制信号 具有用于导通上部晶体管T44的电平。因此,AC电力控制单元193的输出电压V3变成负 电压。
[0204] 在第二零电压输出时隙TS4期间,上部晶体管T41、下部晶体管T42、下部晶体管 T43以及上部晶体管T44的控制信号分别具有用于断开上部晶体管T41、下部晶体管T42、下 部晶体管T43以及上部晶体管T44的电平。因此,AC电力控制单元193的输出电压V3变 成零电压。
[0205] DC-AC转换器163基于AC电力控制信号将供电单元110的输出电力转换成具有修 改后的方波电压的AC电力(步骤S313),并且将具有修改后的方波电压的AC电力输出至传 输感应线圈210。
[0206] 具有方波AC电压V3的准方波AC电力的一个周期包括正电压输出时隙TS1、第一 零电压
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