Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7635061B2 - Power transmission device and wireless power supply system - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7635061B2 - Power transmission device and wireless power supply system - Google Patents

Power transmission device and wireless power supply system Download PDF

Info

Publication number
JP7635061B2
JP7635061B2 JP2021072132A JP2021072132A JP7635061B2 JP 7635061 B2 JP7635061 B2 JP 7635061B2 JP 2021072132 A JP2021072132 A JP 2021072132A JP 2021072132 A JP2021072132 A JP 2021072132A JP 7635061 B2 JP7635061 B2 JP 7635061B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
power
load
receiving device
full
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021072132A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022166729A (en
Inventor
大輔 築山
智貴 大西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daihen Corp
Original Assignee
Daihen Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daihen Corp filed Critical Daihen Corp
Priority to JP2021072132A priority Critical patent/JP7635061B2/en
Publication of JP2022166729A publication Critical patent/JP2022166729A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7635061B2 publication Critical patent/JP7635061B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Inverter Devices (AREA)

Description

本発明は送電装置及びワイヤレス給電システムに関わる。 The present invention relates to a power transmission device and a wireless power supply system.

負荷と電源とを直接接続することなく、電源が出力する電力を非接触で負荷に伝送する技術が開発されている。このような技術は、ワイヤレス給電と呼ばれており、無人搬送機などの給電に応用されている。無人搬送機を給電する場合、無人搬送機に搭載されているバッテリなどの直流負荷を給電することが多いため、従来のワイヤレス給電システムは、商用交流電源からの交流電力を直流電力に変換し、この直流電力を送電していた。一方、無人搬送機に搭載されているバッテリなどの直流負荷に加えて、無人搬送機に搭載されているロボットアームなどの交流負荷にも給電する需要が増加している。このような交流負荷を給電するには、ワイヤレス給電システムの送電装置から送電される直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を受電装置に設ける必要がある。ところが、インバータ回路を受電装置に設けると、受電装置の重量増大、寸法拡大、及びコスト増大などの課題が生じる。このような課題を解決するため、特許文献1は、交流電力を送電できるワイヤレス給電システムを提案している。 A technology has been developed that transmits the power output by a power source to a load in a non-contact manner without directly connecting the load and the power source. This technology is called wireless power supply and is applied to power supply to unmanned transport vehicles and the like. When powering an unmanned transport vehicle, it is often the case that a DC load such as a battery mounted on the unmanned transport vehicle is powered, so a conventional wireless power supply system converts AC power from a commercial AC power source into DC power and transmits this DC power. On the other hand, there is an increasing demand for power supply to AC loads such as a robot arm mounted on the unmanned transport vehicle in addition to DC loads such as a battery mounted on the unmanned transport vehicle. To power such AC loads, it is necessary to provide an inverter circuit in the power receiving device that converts the DC power transmitted from the power transmitting device of the wireless power supply system into AC power. However, providing an inverter circuit in the power receiving device causes problems such as an increase in the weight, size, and cost of the power receiving device. In order to solve such problems, Patent Document 1 proposes a wireless power supply system that can transmit AC power.

特開2015-211565号公報JP 2015-211565 A

しかし、特許文献1に記載のワイヤレス給電システムでは、直流電力を受電装置から出力することができない。また、特許文献1に記載のワイヤレス給電システムでは、交流電力を受電装置から出力することはできるものの、出力される交流電圧の大きさを交流負荷の種別(例えば、100V用の交流負荷や200V用の交流負荷などの種別)に応じて任意に調整することができない。 However, in the wireless power supply system described in Patent Document 1, DC power cannot be output from the power receiving device. In addition, in the wireless power supply system described in Patent Document 1, although AC power can be output from the power receiving device, the magnitude of the output AC voltage cannot be arbitrarily adjusted according to the type of AC load (for example, a type of AC load such as a 100V AC load or a 200V AC load).

そこで、本発明は、直流電力及び交流電力を選択的に送電できる送電装置及びワイヤレス給電システムを提案することを課題とする。また、本発明は、受電装置から出力される交流電圧の大きさを任意に調整可能な送電装置及びワイヤレス給電システムを提案することを課題とする。 The present invention aims to propose a power transmission device and a wireless power supply system that can selectively transmit DC power and AC power. It also aims to propose a power transmission device and a wireless power supply system that can arbitrarily adjust the magnitude of the AC voltage output from the power receiving device.

上述の課題を解決するため、本発明に関わる送電装置は、電力を受電装置にワイヤレス送電する送電装置であって、スイッチング素子を備える力率改善整流回路であって、交流電源から供給される交流信号を、一定のPWM幅でスイッチング素子をスイッチングすることにより、全波整流信号に変換し、受電装置に接続する負荷が直流負荷である場合に、交流電源から供給される交流信号を、可変のPWM幅でスイッチング素子をスイッチングすることにより、直流信号に変換する力率改善整流回路と、全波整流信号又は直流信号を高周波信号に変換するインバータ回路と、高周波信号を電磁誘導により受電装置にワイヤレス送電する送電コイルとを備える。斯かる構成によれば、直流電力及び交流電力を選択的に受電装置に送電することができる。 In order to solve the above-mentioned problems, the power transmission device according to the present invention is a power transmission device that wirelessly transmits power to a power receiving device, and is equipped with a power factor correction rectifier circuit having a switching element, which converts an AC signal supplied from an AC power source into a full-wave rectified signal by switching the switching element at a constant PWM width, and when a load connected to the power receiving device is a DC load, the power factor correction rectifier circuit converts the AC signal supplied from the AC power source into a DC signal by switching the switching element at a variable PWM width, an inverter circuit that converts the full-wave rectified signal or the DC signal into a high-frequency signal, and a power transmission coil that wirelessly transmits the high-frequency signal to the power receiving device by electromagnetic induction. With this configuration, DC power and AC power can be selectively transmitted to the power receiving device.

力率改善整流回路は、一定のPWM幅の値を別の一定の値に変更することにより、受電装置から出力される交流電圧の大きさを調整してもよい。 The power factor correction rectifier circuit may adjust the magnitude of the AC voltage output from the power receiving device by changing the value of the constant PWM width to another constant value.

本発明に関わるワイヤレス給電システムは、送電装置と受電装置とを備える。送電装置は、スイッチング素子を備える力率改善整流回路であって、受電装置に接続する負荷が交流負荷である場合に、交流電源から供給される第1の交流信号を、一定のPWM幅でスイッチング素子をスイッチングすることにより、第1の全波整流信号に変換し、受電装置に接続する負荷が直流負荷である場合に、交流電源から供給される第1の交流信号を、可変のPWM幅でスイッチング素子をスイッチングすることにより、第1の直流信号に変換する力率改善整流回路と、第1の全波整流信号又は第1の直流信号を高周波信号に変換する第1のインバータ回路と、高周波信号を送電する送電コイルと、を備える。受電装置は、高周波信号を受電する受電コイルと、受電装置に接続する負荷が交流負荷である場合に、高周波信号を第2の全波整流信号に整流し、受電装置に接続する負荷が直流負荷である場合に、高周波信号を第2の直流信号に整流する整流回路と、受電装置に接続する負荷が交流負荷である場合に、第2の全波整流信号を第2の交流信号に変換するとともに、第2の交流信号記交流負荷に供給し、受電装置に接続する負荷が直流負荷である場合に、第2の直流信号を直流負荷に供給する第2のインバータ回路とを備える。斯かる構成によれば、直流電力及び交流電力を選択的に受電装置に送電することができる。 The wireless power supply system according to the present invention includes a power transmitting device and a power receiving device. The power transmitting device includes a power factor correcting rectifier circuit including a switching element, which converts a first AC signal supplied from an AC power source into a first full-wave rectified signal by switching the switching element at a constant PWM width when a load connected to the power receiving device is an AC load, and converts the first AC signal supplied from the AC power source into a first DC signal by switching the switching element at a variable PWM width when a load connected to the power receiving device is a DC load, a first inverter circuit that converts the first full-wave rectified signal or the first DC signal into a high-frequency signal, and a power transmitting coil that transmits the high-frequency signal. The power receiving device includes a power receiving coil that receives a high-frequency signal, a rectifier circuit that rectifies the high-frequency signal into a second full-wave rectified signal when the load connected to the power receiving device is an AC load, and rectifies the high-frequency signal into a second DC signal when the load connected to the power receiving device is a DC load, and a second inverter circuit that converts the second full-wave rectified signal into a second AC signal and supplies the second AC signal to the AC load when the load connected to the power receiving device is an AC load, and supplies the second DC signal to the DC load when the load connected to the power receiving device is a DC load. With this configuration, DC power and AC power can be selectively transmitted to the power receiving device.

受電装置は、第2の全波整流信号の電圧から第2の全波整流信号のゼロクロスポイント付近を検出する検出回路を備えてもよい。第2のインバータ回路は、ゼロクロスポイント付近の検出結果に応じて第2の全波整流信号を第2の交流信号に変換してもよい。斯かる構成によれば、電流センサを用いることなく、第2の全波整流信号の電圧から第2の全波整流信号のゼロクロスポイント付近を検出することができる。 The power receiving device may include a detection circuit that detects the vicinity of a zero crossing point of the second full-wave rectified signal from the voltage of the second full-wave rectified signal. The second inverter circuit may convert the second full-wave rectified signal into a second AC signal according to the detection result of the vicinity of the zero crossing point. With this configuration, the vicinity of a zero crossing point of the second full-wave rectified signal can be detected from the voltage of the second full-wave rectified signal without using a current sensor.

検出回路は、第2の全波整流信号の電圧に応じて発光制御される発光素子と、発光素子の発光状態に応じて通電状態が制御される受光素子とを備えてもよく、検出回路は、受光素子の通電状態がオンからオフに切り替わるタイミングでクロスポイントを検出してもよい。斯かる構成によれば、高精度かつ高コストの電流センサを用いることなく、第2の全波整流信号のゼロクロスポイント付近を精度よく検出することができる。 The detection circuit may include a light-emitting element whose light emission is controlled according to the voltage of the second full-wave rectified signal, and a light-receiving element whose energization state is controlled according to the light-emitting state of the light-emitting element, and the detection circuit may detect the cross point at the timing when the energization state of the light-receiving element switches from on to off. With this configuration, it is possible to accurately detect the vicinity of the zero cross point of the second full-wave rectified signal without using a high-precision and high-cost current sensor.

受電装置は、例えば、無人搬送機などの移動体に搭載されてもよい。これにより、受電装置は、無人搬送機などの移動体に搭載されているロボットアームなどの交流負荷に交流信号を供給することができる。 The power receiving device may be mounted on a moving body such as an unmanned carrier vehicle. This allows the power receiving device to supply an AC signal to an AC load such as a robot arm mounted on a moving body such as an unmanned carrier vehicle.

本発明によれば、直流電力及び交流電力を選択的に受電装置に送電できる。また、受電装置から出力される交流電圧の大きさを任意に調整することができる。 According to the present invention, DC power and AC power can be selectively transmitted to a power receiving device. In addition, the magnitude of the AC voltage output from the power receiving device can be adjusted as desired.

本発明の実施形態に関わるワイヤレス給電システムの構成の一例を示す図である。1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a wireless power supply system according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に関わる送電装置の回路構成の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of a power transmitting device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に関わる受電装置の回路構成の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of a power receiving device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に関わるインバータ回路及び受電制御回路の回路構成の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a circuit configuration of an inverter circuit and a power receiving control circuit according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に関わる駆動回路の回路構成の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a circuit configuration of a drive circuit according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に関わるワイヤレス給電システムを通じて商用交流電源からの電力を負荷に送電する過程におけるワイヤレス給電システムの各部の電圧信号を示す図である。5A to 5C are diagrams illustrating voltage signals of various parts of the wireless power supply system in the process of transmitting power from a commercial AC power source to a load through the wireless power supply system according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に関わるワイヤレス給電システムを通じて商用交流電源からの電力を負荷に送電する過程におけるワイヤレス給電システムの各部の電圧信号を示す図である。5A to 5C are diagrams illustrating voltage signals of various parts of the wireless power supply system in the process of transmitting power from a commercial AC power source to a load through the wireless power supply system according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に関わるワイヤレス給電システムを通じて商用交流電源からの電力を負荷に送電する過程におけるワイヤレス給電システムの各部の電圧信号を示す図である。5A to 5C are diagrams illustrating voltage signals of various parts of the wireless power supply system in the process of transmitting power from a commercial AC power source to a load through the wireless power supply system according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に関わるワイヤレス給電システムを通じて商用交流電源からの電力を負荷に送電する過程におけるワイヤレス給電システムの各部の電圧信号を示す図である。5A to 5C are diagrams illustrating voltage signals of various parts of the wireless power supply system in the process of transmitting power from a commercial AC power source to a load through the wireless power supply system according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に関わるワイヤレス給電システムを通じて商用交流電源からの電力を負荷に送電する過程におけるワイヤレス給電システムの各部の電圧信号を示す図である。5A to 5C are diagrams illustrating voltage signals of various parts of the wireless power supply system in the process of transmitting power from a commercial AC power source to a load through the wireless power supply system according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に関わるワイヤレス給電システムを通じて商用交流電源からの電力を負荷に送電する過程におけるワイヤレス給電システムの各部の電圧信号を示す図である。5A to 5C are diagrams illustrating voltage signals of various parts of the wireless power supply system in the process of transmitting power from a commercial AC power source to a load through the wireless power supply system according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に関わるワイヤレス給電システムを通じて商用交流電源からの電力を負荷に送電する過程におけるワイヤレス給電システムの各部の電圧信号を示す図である。5A to 5C are diagrams illustrating voltage signals of various parts of the wireless power supply system in the process of transmitting power from a commercial AC power source to a load through the wireless power supply system according to the embodiment of the present invention.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。ここで、同一符号は同一の構成要素を示すものとし、重複する説明は省略する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, the same reference numerals indicate the same components, and duplicated explanations will be omitted.

図1は本発明の実施形態に関わるワイヤレス給電システム10の構成の一例を示す説明図である。ワイヤレス給電システム10は、商用交流電源50からの電力を高周波信号に変換し、これをワイヤレス送電する送電装置20と、送電装置20からの高周波信号を電磁誘導により受電し、これを負荷41に供給する受電装置30とを備える。受電装置30は、移動体40に搭載されている。負荷41は、移動体40に搭載されているバッテリなどの直流負荷、又は移動体40に搭載されているロボットアームなどの交流負荷である。移動体40は、例えば、無人搬送機である。 Fig. 1 is an explanatory diagram showing an example of the configuration of a wireless power supply system 10 according to an embodiment of the present invention. The wireless power supply system 10 includes a power transmission device 20 that converts power from a commercial AC power source 50 into a high-frequency signal and transmits it wirelessly, and a power receiving device 30 that receives the high-frequency signal from the power transmission device 20 by electromagnetic induction and supplies it to a load 41. The power receiving device 30 is mounted on a moving body 40. The load 41 is a DC load such as a battery mounted on the moving body 40, or an AC load such as a robot arm mounted on the moving body 40. The moving body 40 is, for example, an unmanned transport vehicle.

図2は送電装置20の回路構成の一例を示す説明図である。送電装置20は、力率改善整流回路21と、フィルタ回路22と、インバータ回路23と、送電コイル24と、送電制御回路25とを備える。送電制御回路25は、力率改善整流回路21及びインバータ回路23のスイッチング動作を制御する。 Figure 2 is an explanatory diagram showing an example of the circuit configuration of the power transmission device 20. The power transmission device 20 includes a power factor correction rectifier circuit 21, a filter circuit 22, an inverter circuit 23, a power transmission coil 24, and a power transmission control circuit 25. The power transmission control circuit 25 controls the switching operations of the power factor correction rectifier circuit 21 and the inverter circuit 23.

力率改善整流回路21は、整流回路211と、整流回路211の出力側に接続する昇圧チョッパ212とを備える。整流回路211は、ブリッジ接続された複数のダイオードD5,D6,D7,D8から構成される単相全波整流回路である。整流回路211は、商用交流電源50からの交流信号を整流する。昇圧チョッパ212は、平滑用リアクトルL1,逆流防止ダイオードD9,及びスイッチング素子Tr5から構成される。昇圧チョッパ212は、平滑用リアクトルL1を流れる入力電流を電圧と同相の全波整流波形と同一に制御することにより、入力電流を電圧と同相の信号波形にする。 The power factor correction rectifier circuit 21 includes a rectifier circuit 211 and a boost chopper 212 connected to the output side of the rectifier circuit 211. The rectifier circuit 211 is a single-phase full-wave rectifier circuit composed of multiple bridge-connected diodes D5, D6, D7, and D8. The rectifier circuit 211 rectifies the AC signal from the commercial AC power source 50. The boost chopper 212 is composed of a smoothing reactor L1, a backflow prevention diode D9, and a switching element Tr5. The boost chopper 212 controls the input current flowing through the smoothing reactor L1 to be the same as a full-wave rectified waveform in phase with the voltage, thereby making the input current into a signal waveform in phase with the voltage.

受電装置30に接続する負荷41が交流負荷である場合、力率改善整流回路21は、商用交流電源50から供給される交流信号を、一定のPWM(Pulse Wide Modulation)幅でスイッチング素子Tr5をスイッチングすることにより、全波整流信号に変換する。このとき、一定のPWM幅の値は、受電装置30から出力される交流電圧の大きさに応じて決定される。力率改善整流回路21は、一定のPWM幅の値を別の一定の値に変更することにより、受電装置30から出力される交流電圧の大きさを調整することができる。一方、受電装置30に接続する負荷41が直流負荷である場合、力率改善整流回路21は、商用交流電源50から供給される交流信号を、可変のPWM幅でスイッチング素子Tr5をスイッチングすることにより、直流信号に変換する。即ち、力率改善整流回路21は、力率改善整流回路21からの出力電圧が一定となるように、PWM幅を可変制御する。 When the load 41 connected to the power receiving device 30 is an AC load, the power factor correction rectifier circuit 21 converts the AC signal supplied from the commercial AC power source 50 into a full-wave rectified signal by switching the switching element Tr5 at a constant PWM (Pulse Wide Modulation) width. At this time, the value of the constant PWM width is determined according to the magnitude of the AC voltage output from the power receiving device 30. The power factor correction rectifier circuit 21 can adjust the magnitude of the AC voltage output from the power receiving device 30 by changing the value of the constant PWM width to another constant value. On the other hand, when the load 41 connected to the power receiving device 30 is a DC load, the power factor correction rectifier circuit 21 converts the AC signal supplied from the commercial AC power source 50 into a DC signal by switching the switching element Tr5 at a variable PWM width. That is, the power factor correction rectifier circuit 21 variably controls the PWM width so that the output voltage from the power factor correction rectifier circuit 21 is constant.

なお、スイッチング素子Tr5は、送電制御回路25からの駆動信号に応答してスイッチング制御される。スイッチング素子Tr5のスイッチング周波数は、商用交流電源50の周波数と同一である必要はなく、異なっていてもよい。 The switching element Tr5 is switched in response to a drive signal from the power transmission control circuit 25. The switching frequency of the switching element Tr5 does not need to be the same as the frequency of the commercial AC power supply 50, and may be different.

フィルタ回路22は、キャパシタC1,C2及びリアクトルL2から構成されるπ型LCフィルタである。力率改善整流回路21からの出力信号(全波整流信号又は直流信号)には、力率改善整流回路21のスイッチング素子Tr5のスイッチングに伴う高周波成分が重畳されている。フィルタ回路22は、力率改善整流回路21からの出力信号に重畳されている不要な高周波成分を除去する。 The filter circuit 22 is a π-type LC filter composed of capacitors C1 and C2 and a reactor L2. High-frequency components caused by the switching of the switching element Tr5 of the power factor correction rectifier circuit 21 are superimposed on the output signal (full-wave rectified signal or DC signal) from the power factor correction rectifier circuit 21. The filter circuit 22 removes unnecessary high-frequency components superimposed on the output signal from the power factor correction rectifier circuit 21.

インバータ回路23は、複数のスイッチング素子を備えている。インバータ回路23は、フィルタ回路22を通じて力率改善整流回路21から出力される出力信号(全波整流信号又は直流信号)を入力し、インバータ回路23内の各スイッチング素子のスイッチング制御により、この出力信号を正負に切り分けられた高周波信号に変換する。インバータ回路23内の各スイッチング素子は、送電ユニット30と受電ユニット40との間で電磁誘導による電力のワイヤレス送電が行われるように、送電制御回路25からの駆動信号に応答してスイッチング制御される。インバータ回路23内の各スイッチング素子のスイッチング周波数は、力率改善整流回路21内のスイッチング素子Tr5のスイッチング周波数と同一である必要はなく、異なっていてもよい。 The inverter circuit 23 includes a plurality of switching elements. The inverter circuit 23 receives the output signal (full-wave rectified signal or DC signal) output from the power factor correction rectifier circuit 21 through the filter circuit 22, and converts the output signal into a high-frequency signal separated into positive and negative signals by switching control of each switching element in the inverter circuit 23. Each switching element in the inverter circuit 23 is switched and controlled in response to a drive signal from the power transmission control circuit 25 so that wireless power transmission by electromagnetic induction is performed between the power transmission unit 30 and the power receiving unit 40. The switching frequency of each switching element in the inverter circuit 23 does not need to be the same as the switching frequency of the switching element Tr5 in the power factor correction rectifier circuit 21, and may be different.

送電コイル24は、インバータ回路23から出力される高周波信号を高周波磁束に変換する。これにより、送電コイル24は、電磁誘導を通じて、高周波信号を受電装置30にワイヤレス送電することができる。送電コイル24は、例えば、コイル単体でもよく、或いはコイルとキャパシタとが直列接続されている直列共振回路でもよく、コイルとキャパシタとが並列接続されている並列共振回路でもよい。 The power transmission coil 24 converts the high-frequency signal output from the inverter circuit 23 into a high-frequency magnetic flux. This allows the power transmission coil 24 to wirelessly transmit the high-frequency signal to the power receiving device 30 through electromagnetic induction. The power transmission coil 24 may be, for example, a single coil, a series resonant circuit in which a coil and a capacitor are connected in series, or a parallel resonant circuit in which a coil and a capacitor are connected in parallel.

図3は受電装置30の回路構成の一例を示す説明図である。受電装置30は、受電コイル31と、整流回路32と、フィルタ回路33と、インバータ回路34と、受電制御回路35とを備える。受電制御回路35は、インバータ回路34のスイッチング動作を制御する。 Figure 3 is an explanatory diagram showing an example of the circuit configuration of the power receiving device 30. The power receiving device 30 includes a power receiving coil 31, a rectifier circuit 32, a filter circuit 33, an inverter circuit 34, and a power receiving control circuit 35. The power receiving control circuit 35 controls the switching operation of the inverter circuit 34.

受電コイル31は、送電コイル24からの高周波磁束を高周波信号に変換する。これにより、受電コイル31は、電磁誘導を通じて、高周波信号を受電することができる。受電コイル31は、例えば、コイル単体でもよく、或いはコイルとキャパシタとが直列接続されている直列共振回路でもよく、コイルとキャパシタとが並列接続されている並列共振回路でもよい。 The receiving coil 31 converts the high-frequency magnetic flux from the transmitting coil 24 into a high-frequency signal. This allows the receiving coil 31 to receive the high-frequency signal through electromagnetic induction. The receiving coil 31 may be, for example, a single coil, a series resonant circuit in which a coil and a capacitor are connected in series, or a parallel resonant circuit in which a coil and a capacitor are connected in parallel.

整流回路32は、ブリッジ接続された複数のダイオードD10,D11,D12,D13から構成される単相全波整流回路である。受電装置30に接続する負荷41が交流負荷である場合、整流回路32は、受電コイル31から出力される高周波信号を全波整流信号に整流する。受電装置30に接続する負荷41が直流負荷である場合、整流回路32は、受電コイル31から出力される高周波信号を直流信号に整流する。 The rectifier circuit 32 is a single-phase full-wave rectifier circuit composed of multiple bridge-connected diodes D10, D11, D12, and D13. When the load 41 connected to the power receiving device 30 is an AC load, the rectifier circuit 32 rectifies the high-frequency signal output from the power receiving coil 31 into a full-wave rectified signal. When the load 41 connected to the power receiving device 30 is a DC load, the rectifier circuit 32 rectifies the high-frequency signal output from the power receiving coil 31 into a DC signal.

フィルタ回路33は、リアクトルL3及びキャパシタC3から構成されるLCフィルタである。インバータ回路23から出力される高周波信号には、インバータ回路23内のスイッチング素子のスイッチングに伴う高周波成分が重畳されており、整流回路32から出力される信号(全波整流信号又は直流信号)にもこの高周波成分が重畳されている。フィルタ回路33は、整流回路32から出力される信号(全波整流信号又は直流信号)に重畳されている不要な高周波成分を除去する。 The filter circuit 33 is an LC filter composed of a reactor L3 and a capacitor C3. High-frequency components associated with the switching of the switching elements in the inverter circuit 23 are superimposed on the high-frequency signal output from the inverter circuit 23, and these high-frequency components are also superimposed on the signal (full-wave rectified signal or DC signal) output from the rectifier circuit 32. The filter circuit 33 removes unnecessary high-frequency components superimposed on the signal (full-wave rectified signal or DC signal) output from the rectifier circuit 32.

インバータ回路34は、複数のスイッチング素子を備えている。受電装置30に接続する負荷41が交流負荷である場合、インバータ回路34は、フィルタ回路33を通じて整流回路32から出力される全波整流信号の電圧がゼロになるタイミングで信号波形の正負が切り替わるように、インバータ回路34内の各スイッチング素子を商用交流電源50の周波数と同じ周波数でスイッチング制御することにより、全波整流信号を交流信号に変換し、この交流信号を負荷41に供給する。受電装置30に接続する負荷41が直流負荷である場合、インバータ回路34は、フィルタ回路33を通じて整流回路32から出力される直流信号を、インバータ回路34内の複数のスイッチング素子のうち特定のスイッチング素子を常時オンにすることにより、そのまま負荷41に供給する。なお、インバータ回路34内の各スイッチング素子は、受電制御回路35からの駆動信号に応答してスイッチング制御される。 The inverter circuit 34 includes a plurality of switching elements. When the load 41 connected to the power receiving device 30 is an AC load, the inverter circuit 34 converts the full-wave rectified signal into an AC signal by controlling each switching element in the inverter circuit 34 at the same frequency as the commercial AC power source 50 so that the positive and negative of the signal waveform are switched at the timing when the voltage of the full-wave rectified signal output from the rectifier circuit 32 through the filter circuit 33 becomes zero, and supplies this AC signal to the load 41. When the load 41 connected to the power receiving device 30 is a DC load, the inverter circuit 34 supplies the DC signal output from the rectifier circuit 32 through the filter circuit 33 to the load 41 as it is by constantly turning on a specific switching element among the plurality of switching elements in the inverter circuit 34. Note that each switching element in the inverter circuit 34 is switched and controlled in response to a drive signal from the power receiving control circuit 35.

図4はインバータ回路34及び受電制御回路35の回路構成の一例を示す説明図である。インバータ回路34は、第1のレグ341と、第2のレグ342とを備える。第1のレグ341は、スイッチング素子Tr1及びこれに逆並列に接続されている帰還ダイオードD1から構成される上アームと、スイッチング素子Tr2及びこれに逆並列に接続されている帰還ダイオードD2から構成される下アームとが直列に接続されている。第2のレグ342は、スイッチング素子Tr3及びこれに逆並列に接続されている帰還ダイオードD3から構成される上アームと、スイッチング素子Tr4及びこれに逆並列に接続されている帰還ダイオードD4から構成される下アームとが直列に接続されている。 Figure 4 is an explanatory diagram showing an example of the circuit configuration of the inverter circuit 34 and the power receiving control circuit 35. The inverter circuit 34 includes a first leg 341 and a second leg 342. The first leg 341 is connected in series with an upper arm consisting of a switching element Tr1 and a feedback diode D1 connected in anti-parallel to it, and a lower arm consisting of a switching element Tr2 and a feedback diode D2 connected in anti-parallel to it. The second leg 342 is connected in series with an upper arm consisting of a switching element Tr3 and a feedback diode D3 connected in anti-parallel to it, and a lower arm consisting of a switching element Tr4 and a feedback diode D4 connected in anti-parallel to it.

第1のレグ341の上アームと第2のレグ342の上アームとの接続点343、及び第1のレグ341の下アームと第2のレグ342の下アームとの接続点344は、それぞれ、インバータ回路34の入力端子である。第1のレグ341の上アームと下アームとの接続点345、及び第2のレグ342の上アームと下アームとの接続点346は、それぞれ、インバータ回路34の出力端子である。インバータ回路34の出力端子は、負荷41に接続している。 A connection point 343 between the upper arm of the first leg 341 and the upper arm of the second leg 342, and a connection point 344 between the lower arm of the first leg 341 and the lower arm of the second leg 342 are input terminals of the inverter circuit 34. A connection point 345 between the upper arm and the lower arm of the first leg 341, and a connection point 346 between the upper arm and the lower arm of the second leg 342 are output terminals of the inverter circuit 34. The output terminal of the inverter circuit 34 is connected to the load 41.

受電制御回路35は、検出回路351と、駆動信号生成回路352と、駆動回路353とを備える。受電装置30に接続する負荷41が交流負荷である場合、インバータ回路34には、フィルタ回路33を通じて整流回路32から全波整流信号が入力される。検出回路351は、この全波整流信号の電圧から全波整流信号のゼロクロスポイント付近を検出する。ここで、全波整流信号のゼロクロスポイントとは、全波整流信号の電圧値がゼロになるタイミング(時刻)を意味する。また、全波整流信号のゼロクロスポイント付近とは、全波整流信号の電圧値が閾値電圧未満(すなわち、ゼロ以上かつ閾値電圧未満)になるタイミング(時刻)を意味する。閾値電圧は、例えば、全波整流信号の最大値の数%(例えば、2~3%)程度でよい。 The power receiving control circuit 35 includes a detection circuit 351, a drive signal generation circuit 352, and a drive circuit 353. When the load 41 connected to the power receiving device 30 is an AC load, a full-wave rectified signal is input from the rectifier circuit 32 through the filter circuit 33 to the inverter circuit 34. The detection circuit 351 detects the vicinity of the zero cross point of the full-wave rectified signal from the voltage of the full-wave rectified signal. Here, the zero cross point of the full-wave rectified signal means the timing (time) when the voltage value of the full-wave rectified signal becomes zero. In addition, the vicinity of the zero cross point of the full-wave rectified signal means the timing (time) when the voltage value of the full-wave rectified signal becomes less than the threshold voltage (i.e., greater than or equal to zero and less than the threshold voltage). The threshold voltage may be, for example, about several percent (e.g., 2 to 3%) of the maximum value of the full-wave rectified signal.

検出回路351は、インバータ回路34の入力端子(接続点343,344)に印加される全波整流信号の電圧を分圧する抵抗R1,R2と、抵抗R1,R2により分圧された電圧に応じて発光制御される発光ダイオード(発光素子)D14と、発光ダイオードD14の発光状態に応じて通電状態が制御されるフォトトラジスタ(受光素子)Tr6を備える。発光ダイオードD14のアノードには、抵抗R1,R2により分圧された電圧が印加される。発光ダイオードD14のカソードは、グランドに接続している。フォトトラジスタTr6のコレクタは、抵抗R3を通じて電源Vccに接続している。フォトトラジスタTr6のエミッタは、グランドに接続している。インバータ回路34の入力端子(接続点343,344)に印加される全波整流信号のゼロクロスポイント付近では、発光ダイオードD14のアノードに印加される電圧は、発光ダイオードD14の発光状態がオンからオフになる程度にまで低下する。発光ダイオードD14のアノードに印加される電圧の低下に伴い、発光ダイオードD14の発光状態がオンからオフになると、フォトトラジスタTr6の導通状態は、オンからオフに切り替わる。検出回路351は、フォトトラジスタTr6の通電状態がオンからオフに切り替わるタイミングで全波整流信号のクロスポイントを検出する。フォトトラジスタTr6の通電状態がオンからオフに切り替わると、検出回路351から駆動信号生成回路352に出力される検出信号DETは、ローレベルからハイレベルに切り替わる。なお、フォトトラジスタTr6の通電状態がオンである場合、検出信号DETは、ローレベルにある。フォトトラジスタTr6の通電状態がオフである場合、検出信号DETは、ハイレベルにある。 The detection circuit 351 includes resistors R1 and R2 that divide the voltage of the full-wave rectified signal applied to the input terminals (connection points 343 and 344) of the inverter circuit 34, a light-emitting diode (light-emitting element) D14 whose light emission is controlled according to the voltage divided by the resistors R1 and R2, and a phototransistor (light-receiving element) Tr6 whose conduction state is controlled according to the light-emitting state of the light-emitting diode D14. The voltage divided by the resistors R1 and R2 is applied to the anode of the light-emitting diode D14. The cathode of the light-emitting diode D14 is connected to ground. The collector of the phototransistor Tr6 is connected to the power supply Vcc through a resistor R3. The emitter of the phototransistor Tr6 is connected to ground. Near the zero cross point of the full-wave rectified signal applied to the input terminal (connection points 343, 344) of the inverter circuit 34, the voltage applied to the anode of the light-emitting diode D14 drops to the extent that the light-emitting state of the light-emitting diode D14 changes from on to off. When the light-emitting state of the light-emitting diode D14 changes from on to off with the drop in the voltage applied to the anode of the light-emitting diode D14, the conduction state of the phototransistor Tr6 changes from on to off. The detection circuit 351 detects the cross point of the full-wave rectified signal at the timing when the conduction state of the phototransistor Tr6 changes from on to off. When the conduction state of the phototransistor Tr6 changes from on to off, the detection signal DET output from the detection circuit 351 to the drive signal generation circuit 352 changes from low level to high level. Note that when the conduction state of the phototransistor Tr6 is on, the detection signal DET is at low level. When the power supply state of the phototransistor Tr6 is off, the detection signal DET is at a high level.

駆動信号生成回路352は、スイッチング素子Tr1,Tr4を駆動する駆動信号VG14と、スイッチング素子Tr2,Tr3を駆動する駆動信号VG23とをそれぞれ検出信号DETから生成する。駆動回路353は、スイッチング素子Tr1を駆動する駆動信号VG1と、スイッチング素子Tr4を駆動する駆動信号VG4とをそれぞれ駆動信号VG14から生成するとともに、スイッチング素子Tr2を駆動する駆動信号VG2と、スイッチング素子Tr3を駆動する駆動信号VG3とをそれぞれ駆動信号VG23から生成する。 The drive signal generation circuit 352 generates a drive signal VG14 for driving the switching elements Tr1 and Tr4, and a drive signal VG23 for driving the switching elements Tr2 and Tr3 from the detection signal DET. The drive circuit 353 generates a drive signal VG1 for driving the switching element Tr1, and a drive signal VG4 for driving the switching element Tr4 from the drive signal VG14, and generates a drive signal VG2 for driving the switching element Tr2, and a drive signal VG3 for driving the switching element Tr3 from the drive signal VG23.

図5は駆動回路353の回路構成の一例を示す図である。駆動回路353は、スイッチング素子Tr1の駆動信号VG1を生成する絶縁駆動回路3531と、スイッチング素子Tr2の駆動信号VG2を生成する絶縁駆動回路3532と、スイッチング素子Tr3の駆動信号VG3を生成する絶縁駆動回路3533と、スイッチング素子Tr4の駆動信号VG4を生成する絶縁駆動回路3534とを備える。 Figure 5 is a diagram showing an example of the circuit configuration of the drive circuit 353. The drive circuit 353 includes an insulating drive circuit 3531 that generates a drive signal VG1 for the switching element Tr1, an insulating drive circuit 3532 that generates a drive signal VG2 for the switching element Tr2, an insulating drive circuit 3533 that generates a drive signal VG3 for the switching element Tr3, and an insulating drive circuit 3534 that generates a drive signal VG4 for the switching element Tr4.

絶縁駆動回路3531は、抵抗R4を通じて入力される駆動信号VG14の電圧により発光制御される発光ダイオード(発光素子)D15と、発光ダイオードD15の発光状態に応じて通電状態が制御されるフォトトラジスタ(受光素子)Tr15を備える。発光ダイオードD15のカソードは、グランドに接続している。フォトトラジスタTr15のコレクタは、電源Vccに接続している。フォトトラジスタTr15のエミッタは、グランドに接続している。フォトトラジスタTr15のコレクタ電圧が抵抗R5,R6により分圧された電圧が駆動信号VG1として絶縁駆動回路3531からスイッチング素子Tr1のゲートに出力される。 The isolated drive circuit 3531 includes a light-emitting diode (light-emitting element) D15, whose light emission is controlled by the voltage of the drive signal VG14 input through resistor R4, and a phototransistor (light-receiving element) Tr15, whose conduction state is controlled according to the light-emitting state of the light-emitting diode D15. The cathode of the light-emitting diode D15 is connected to ground. The collector of the phototransistor Tr15 is connected to the power supply Vcc. The emitter of the phototransistor Tr15 is connected to ground. The collector voltage of the phototransistor Tr15 is divided by resistors R5 and R6, and the voltage is output from the isolated drive circuit 3531 to the gate of the switching element Tr1 as the drive signal VG1.

絶縁駆動回路3532は、抵抗R7を通じて入力される駆動信号VG23の電圧により発光制御される発光ダイオード(発光素子)D16と、発光ダイオードD16の発光状態に応じて通電状態が制御されるフォトトラジスタ(受光素子)Tr16を備える。発光ダイオードD16のカソードは、グランドに接続している。フォトトラジスタTr16のコレクタは、電源Vccに接続している。フォトトラジスタTr16のエミッタは、グランドに接続している。フォトトラジスタTr16のコレクタ電圧が抵抗R8,R9により分圧された電圧が駆動信号VG2として絶縁駆動回路3532からスイッチング素子Tr2のゲートに出力される。 The isolated drive circuit 3532 includes a light-emitting diode (light-emitting element) D16 whose light emission is controlled by the voltage of the drive signal VG23 input through resistor R7, and a phototransistor (light-receiving element) Tr16 whose conduction state is controlled according to the light-emitting state of the light-emitting diode D16. The cathode of the light-emitting diode D16 is connected to ground. The collector of the phototransistor Tr16 is connected to the power supply Vcc. The emitter of the phototransistor Tr16 is connected to ground. The collector voltage of the phototransistor Tr16 is divided by resistors R8 and R9, and the voltage is output from the isolated drive circuit 3532 to the gate of the switching element Tr2 as the drive signal VG2.

絶縁駆動回路3533は、抵抗R10を通じて入力される駆動信号VG23の電圧により発光制御される発光ダイオード(発光素子)D17と、発光ダイオードD17の発光状態に応じて通電状態が制御されるフォトトラジスタ(受光素子)Tr17を備える。発光ダイオードD17のカソードは、グランドに接続している。フォトトラジスタTr17のコレクタは、電源Vccに接続している。フォトトラジスタTr17のエミッタは、グランドに接続している。フォトトラジスタTr17のコレクタ電圧が抵抗R11,R12により分圧された電圧が駆動信号VG3として絶縁駆動回路3533からスイッチング素子Tr3のゲートに出力される。 The isolated drive circuit 3533 includes a light-emitting diode (light-emitting element) D17 whose light emission is controlled by the voltage of the drive signal VG23 input through resistor R10, and a phototransistor (light-receiving element) Tr17 whose conduction state is controlled according to the light-emitting state of the light-emitting diode D17. The cathode of the light-emitting diode D17 is connected to ground. The collector of the phototransistor Tr17 is connected to the power supply Vcc. The emitter of the phototransistor Tr17 is connected to ground. The collector voltage of the phototransistor Tr17 is divided by resistors R11 and R12, and the voltage is output from the isolated drive circuit 3533 to the gate of the switching element Tr3 as the drive signal VG3.

絶縁駆動回路3534は、抵抗R13を通じて入力される駆動信号VG14の電圧により発光制御される発光ダイオード(発光素子)D18と、発光ダイオードD18の発光状態に応じて通電状態が制御されるフォトトラジスタ(受光素子)Tr18を備える。発光ダイオードD18のカソードは、グランドに接続している。フォトトラジスタTr18のコレクタは、電源Vccに接続している。フォトトラジスタTr18のエミッタは、グランドに接続している。フォトトラジスタTr18のコレクタ電圧が抵抗R14,R15により分圧された電圧が駆動信号VG4として絶縁駆動回路3534からスイッチング素子Tr4のゲートに出力される。 The isolated drive circuit 3534 includes a light-emitting diode (light-emitting element) D18, whose light emission is controlled by the voltage of the drive signal VG14 input through resistor R13, and a phototransistor (light-receiving element) Tr18, whose conduction state is controlled according to the light-emitting state of the light-emitting diode D18. The cathode of the light-emitting diode D18 is connected to ground. The collector of the phototransistor Tr18 is connected to the power supply Vcc. The emitter of the phototransistor Tr18 is connected to ground. The collector voltage of the phototransistor Tr18 is divided by resistors R14 and R15, and the voltage is output from the isolated drive circuit 3534 to the gate of the switching element Tr4 as the drive signal VG4.

次に、負荷41が交流負荷である場合に、ワイヤレス給電システム10を通じて商用交流電源50からの電力を負荷41に送電する過程におけるワイヤレス給電システム10の各部の電圧信号の遷移について、図6乃至図9を参照しながら説明する。 Next, the transition of voltage signals in each part of the wireless power supply system 10 during the process of transmitting power from the commercial AC power source 50 to the load 41 through the wireless power supply system 10 when the load 41 is an AC load will be described with reference to Figures 6 to 9.

図6において、符号901は、商用交流電源50からの交流信号を整流回路211により全波整流することにより得られる電圧信号を示す。符号902は、力率改善整流回路21からの出力信号に重畳されている不要な高周波成分をフィルタ回路22により除去することにより得られる電圧信号を示す。符号903は、商用交流電源50の半周期に相当する期間を示す。 In FIG. 6, reference numeral 901 denotes a voltage signal obtained by full-wave rectifying the AC signal from the commercial AC power supply 50 using the rectifier circuit 211. Reference numeral 902 denotes a voltage signal obtained by removing, using the filter circuit 22, unnecessary high-frequency components superimposed on the output signal from the power factor correction rectifier circuit 21. Reference numeral 903 denotes a period corresponding to a half cycle of the commercial AC power supply 50.

図7において、符号101は、インバータ回路23から出力される高周波信号の電圧波形を示す。符号102は、商用交流電源50の半周期に相当する期間を示す。 In FIG. 7, reference numeral 101 indicates the voltage waveform of the high-frequency signal output from the inverter circuit 23. Reference numeral 102 indicates a period corresponding to a half cycle of the commercial AC power supply 50.

図8において、符号121は、整流回路32からの出力信号に重畳されている不要な高周波成分をフィルタ回路33により除去することにより得られる電圧信号を示す。符号122は、商用交流電源50の半周期に相当する期間を示す。 In FIG. 8, reference numeral 121 denotes a voltage signal obtained by removing unnecessary high-frequency components superimposed on the output signal from the rectifier circuit 32 using the filter circuit 33. Reference numeral 122 denotes a period corresponding to a half cycle of the commercial AC power supply 50.

図9において、符号131は、インバータ回路34から出力される交流信号の電圧波形を示す。符号132は、商用交流電源50の一周期に相当する期間を示す。 In FIG. 9, reference numeral 131 indicates the voltage waveform of the AC signal output from the inverter circuit 34. Reference numeral 132 indicates a period corresponding to one cycle of the commercial AC power supply 50.

次に、負荷41が直流負荷である場合に、ワイヤレス給電システム10を通じて商用交流電源50からの電力を負荷41に送電する過程におけるワイヤレス給電システム10の各部の電圧信号の遷移について、図12乃至図14を参照しながら説明する。 Next, the transition of voltage signals in each part of the wireless power supply system 10 during the process of transmitting power from the commercial AC power source 50 to the load 41 through the wireless power supply system 10 when the load 41 is a DC load will be described with reference to Figures 12 to 14.

図10において、符号141は、商用交流電源50からの交流信号の電圧波形を示す。符号142は、商用交流電源50からの交流信号を整流回路211により全波整流することにより得られる電圧信号を示す。 In FIG. 10, reference numeral 141 denotes a voltage waveform of an AC signal from the commercial AC power supply 50. Reference numeral 142 denotes a voltage signal obtained by full-wave rectifying the AC signal from the commercial AC power supply 50 by the rectifier circuit 211.

図11において、符号151は、力率改善整流回路21から出力される電圧信号を示す。符号152は、力率改善整流回路21からの出力信号に重畳されている不要な高周波成分をフィルタ回路22により除去することにより得られる電圧信号を示す。 In FIG. 11, reference numeral 151 denotes a voltage signal output from the power factor correction rectifier circuit 21. Reference numeral 152 denotes a voltage signal obtained by removing unnecessary high-frequency components superimposed on the output signal from the power factor correction rectifier circuit 21 using the filter circuit 22.

図12において、符号181は、受電コイル31から出力される高周波信号を整流回路32により全波整流することにより得られる電圧信号を示す。符号191は、整流回路32からの出力信号に重畳されている不要な高周波成分をフィルタ回路33により除去することにより得られる電圧信号を示す。インバータ回路34は、フィルタ回路33を通じて整流回路32から出力される直流信号を、インバータ回路34内の複数のスイッチング素子のうち特定のスイッチング素子(例えば、スイッチング素子Tr1,Tr4)を常時オンにすることにより、そのまま負荷41に供給する。 In FIG. 12, reference numeral 181 denotes a voltage signal obtained by full-wave rectifying the high-frequency signal output from the receiving coil 31 by the rectifier circuit 32. Reference numeral 191 denotes a voltage signal obtained by removing unnecessary high-frequency components superimposed on the output signal from the rectifier circuit 32 by the filter circuit 33. The inverter circuit 34 supplies the DC signal output from the rectifier circuit 32 through the filter circuit 33 directly to the load 41 by constantly turning on specific switching elements (e.g., switching elements Tr1 and Tr4) among the multiple switching elements in the inverter circuit 34.

なお、上述のスイッチング素子Tr1~Tr5,Tr15~Tr18は、例えば、IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)、バイポーラトランジスタ、MOSトランジスタ(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor)などの半導体スイッチである。 The switching elements Tr1 to Tr5 and Tr15 to Tr18 are semiconductor switches such as IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors), bipolar transistors, and MOS transistors (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors).

力率改善整流回路21は、入力電源電圧よりも高い電圧を出力する昇圧チョッパ方式に限られるものではなく、例えば、入力電源電圧よりも低い電圧を出力する降圧コンバータ方式、又は入力電源電圧よりも高い電圧或いは低い電圧を出力する昇降圧コンバータ方式でもよい。力率改善整流回路21は、整流回路211を備えるものに限られるものではなく、例えば、ブリッジレス方式でもよい。 The power factor correction rectifier circuit 21 is not limited to a boost chopper type that outputs a voltage higher than the input power supply voltage, but may be, for example, a step-down converter type that outputs a voltage lower than the input power supply voltage, or a step-up/step-down converter type that outputs a voltage higher or lower than the input power supply voltage. The power factor correction rectifier circuit 21 is not limited to one that includes a rectifier circuit 211, but may be, for example, a bridgeless type.

力率改善整流回路21のスイッチングノイズを除去する必要がない場合、フィルタ回路22は、キャパシタのみでもよい。インバータ回路23の回路構成として、例えば、フルブリッジ回路、ハーフブリッジ回路、E級インバータ、プッシュプル方式などを用いることができる。整流回路32は、ダイオードブリッジ整流回路に限られるものではなく、スイッチング素子を用いた同期整流回路、或いはセンタータップを用いた整流回路でもよい。 When it is not necessary to remove the switching noise of the power factor correction rectifier circuit 21, the filter circuit 22 may be a capacitor only. For example, a full bridge circuit, a half bridge circuit, an E-class inverter, a push-pull system, etc. may be used as the circuit configuration of the inverter circuit 23. The rectifier circuit 32 is not limited to a diode bridge rectifier circuit, and may be a synchronous rectifier circuit using a switching element, or a rectifier circuit using a center tap.

全波整流信号の電圧から全波整流信号のゼロクロスポイント付近を検出する検出回路351は、上述のフォトカプラ方式に限られるものではなく、例えば、デジタルアイソレータを用いる方式、又は全波整流信号の電圧と基準電圧とを比較するコンパレータを用いる方式でもよい。 The detection circuit 351 that detects the vicinity of the zero crossing point of the full-wave rectified signal from the voltage of the full-wave rectified signal is not limited to the photocoupler method described above, but may be, for example, a method using a digital isolator or a method using a comparator that compares the voltage of the full-wave rectified signal with a reference voltage.

本発明の実施形態によれば、負荷41に応じて直流電力及び交流電力を選択的に送電することができる。また、本発明の実施形態によれば、受電装置30から出力される交流電圧の大きさを、力率改善整流回路21のスイッチング制御により、任意に調整することができる。また、本発明の実施形態によれば、インバータ装置34の出力電圧の正負の切り替えタイミングを精度よくかつ低コストで決定することができる。 According to an embodiment of the present invention, DC power and AC power can be selectively transmitted depending on the load 41. Furthermore, according to an embodiment of the present invention, the magnitude of the AC voltage output from the power receiving device 30 can be arbitrarily adjusted by switching control of the power factor correction rectifier circuit 21. Furthermore, according to an embodiment of the present invention, the timing for switching the output voltage of the inverter device 34 between positive and negative can be determined with high accuracy and at low cost.

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更又は改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。すなわち、実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。また、実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも、本発明の特徴を含む限り、本発明の範囲に包含される。 The above-described embodiments are intended to facilitate understanding of the present invention, and are not intended to limit the present invention. The present invention may be modified or improved without departing from the spirit of the invention, and equivalents are also included in the present invention. In other words, designs modified by a person skilled in the art as appropriate are also included within the scope of the present invention as long as they include the characteristics of the present invention. Furthermore, the elements of the embodiments can be combined to the extent technically possible, and combinations of these are also included within the scope of the present invention as long as they include the characteristics of the present invention.

10…ワイヤレス給電システム 20…送電装置 21…力率改善整流回路 22…フィルタ回路 23…インバータ回路 24…送電コイル 25…送電制御回路 30…受電装置 31…受電コイル 32…整流回路 33…フィルタ回路 34…インバータ回路 35…受電制御回路 40…移動体 41…負荷 50…商用交流電源 10...Wireless power supply system 20...Power transmission device 21...Power factor correction rectifier circuit 22...Filter circuit 23...Inverter circuit 24...Power transmission coil 25...Power transmission control circuit 30...Power receiving device 31...Power receiving coil 32...Rectifier circuit 33...Filter circuit 34...Inverter circuit 35...Power receiving control circuit 40...Mobile object 41...Load 50...Commercial AC power source

Claims (5)

電力を受電装置にワイヤレス送電する送電装置であって、
スイッチング素子を備える力率改善整流回路であって、交流電源から供給される交流信号を、一定のPWM幅で前記スイッチング素子をスイッチングすることにより、全波整流信号に変換し、前記受電装置に接続する負荷が直流負荷である場合に、前記交流電源から供給される前記交流信号を、可変のPWM幅で前記スイッチング素子をスイッチングすることにより、直流信号に変換する力率改善整流回路と、
前記全波整流信号又は前記直流信号を高周波信号に変換するインバータ回路と、
前記高周波信号を電磁誘導により前記受電装置にワイヤレス送電する送電コイルと、
を備える送電装置。
A power transmitting device that wirelessly transmits power to a power receiving device,
a power factor correction rectifier circuit including a switching element, which converts an AC signal supplied from an AC power source into a full-wave rectified signal by switching the switching element at a constant PWM width, and when a load connected to the power receiving device is a DC load, converts the AC signal supplied from the AC power source into a DC signal by switching the switching element at a variable PWM width;
an inverter circuit that converts the full-wave rectified signal or the DC signal into a high-frequency signal;
a power transmitting coil that wirelessly transmits the high-frequency signal to the power receiving device by electromagnetic induction;
A power transmission device comprising:
請求項1に記載の送電装置であって、
前記力率改善整流回路は、前記一定のPWM幅の値を別の一定の値に変更することにより、前記受電装置から出力される交流電圧の大きさを調整する、送電装置。
The power transmitting device according to claim 1 ,
The power factor correction rectifier circuit adjusts the magnitude of the AC voltage output from the power receiving device by changing the value of the constant PWM width to another constant value.
送電装置と受電装置とを備えるワイヤレス給電システムであって、
前記送電装置は、
スイッチング素子を備える力率改善整流回路であって、前記受電装置に接続する負荷が交流負荷である場合に、交流電源から供給される第1の交流信号を、一定のPWM幅で前記スイッチング素子をスイッチングすることにより、第1の全波整流信号に変換し、前記受電装置に接続する負荷が直流負荷である場合に、前記交流電源から供給される前記第1の交流信号を、可変のPWM幅で前記スイッチング素子をスイッチングすることにより、第1の直流信号に変換する力率改善整流回路と、
前記第1の全波整流信号又は前記第1の直流信号を高周波信号に変換する第1のインバータ回路と、
前記高周波信号を送電する送電コイルと、を備え、
前記受電装置は、
前記高周波信号を受電する受電コイルと、
前記受電装置に接続する負荷が交流負荷である場合に、前記高周波信号を第2の全波整流信号に整流し、前記受電装置に接続する負荷が直流負荷である場合に、前記高周波信号を第2の直流信号に整流する整流回路と、
前記受電装置に接続する負荷が交流負荷である場合に、前記第2の全波整流信号を第2の交流信号に変換するとともに、前記第2の交流信号を前記交流負荷に供給し、前記受電装置に接続する負荷が直流負荷である場合に、前記第2の直流信号を前記直流負荷に供給する第2のインバータ回路とを備えるワイヤレス給電システム。
A wireless power supply system including a power transmitting device and a power receiving device,
The power transmitting device is
a power factor correction rectifier circuit including a switching element, which, when a load connected to the power receiving device is an AC load, converts a first AC signal supplied from an AC power source into a first full-wave rectified signal by switching the switching element at a constant PWM width, and, when a load connected to the power receiving device is a DC load, converts the first AC signal supplied from the AC power source into a first DC signal by switching the switching element at a variable PWM width;
a first inverter circuit that converts the first full-wave rectified signal or the first DC signal into a high-frequency signal;
a power transmission coil for transmitting the high-frequency signal,
The power receiving device is
a receiving coil for receiving the high frequency signal;
a rectifier circuit that rectifies the high-frequency signal into a second full-wave rectified signal when a load connected to the power receiving device is an AC load, and rectifies the high-frequency signal into a second DC signal when the load connected to the power receiving device is a DC load;
a second inverter circuit that converts the second full-wave rectified signal into a second AC signal when a load connected to the power receiving device is an AC load, and supplies the second AC signal to the AC load, and that supplies the second DC signal to the DC load when the load connected to the power receiving device is a DC load.
請求項3に記載のワイヤレス給電システムであって、
前記受電装置は、前記第2の全波整流信号の電圧から前記第2の全波整流信号のゼロクロスポイント付近を検出する検出回路を更に備え、
前記第2のインバータ回路は、前記ゼロクロスポイント付近の検出結果に応じて前記第2の全波整流信号を第2の交流信号に変換する、ワイヤレス給電システム。
The wireless power supply system according to claim 3,
The power receiving device further includes a detection circuit that detects a vicinity of a zero cross point of the second full-wave rectified signal from a voltage of the second full-wave rectified signal,
The second inverter circuit converts the second full-wave rectified signal into a second AC signal in response to a detection result near the zero crossing point.
請求項4に記載のワイヤレス給電システムであって、
前記検出回路は、前記第2の全波整流信号の電圧に応じて発光制御される発光素子と、前記発光素子の発光状態に応じて通電状態が制御される受光素子とを備え、
前記検出回路は、前記受光素子の通電状態がオンからオフに切り替わるタイミングで前記クロスポイントを検出する、ワイヤレス給電システム。
The wireless power supply system according to claim 4,
the detection circuit includes a light-emitting element whose light emission is controlled in response to a voltage of the second full-wave rectified signal, and a light-receiving element whose conduction state is controlled in response to a light-emitting state of the light-emitting element,
The detection circuit detects the cross point at a timing when a power supply state of the light receiving element switches from on to off.
JP2021072132A 2021-04-21 2021-04-21 Power transmission device and wireless power supply system Active JP7635061B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021072132A JP7635061B2 (en) 2021-04-21 2021-04-21 Power transmission device and wireless power supply system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021072132A JP7635061B2 (en) 2021-04-21 2021-04-21 Power transmission device and wireless power supply system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022166729A JP2022166729A (en) 2022-11-02
JP7635061B2 true JP7635061B2 (en) 2025-02-25

Family

ID=83851804

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021072132A Active JP7635061B2 (en) 2021-04-21 2021-04-21 Power transmission device and wireless power supply system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7635061B2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008109754A (en) 2006-10-24 2008-05-08 Tdk Corp Switching power supply device
WO2015159560A1 (en) 2014-04-16 2015-10-22 三菱電機株式会社 Vehicular charging device
JP2015211565A (en) 2014-04-28 2015-11-24 日立マクセル株式会社 Wireless power transmission device
JP2019092253A (en) 2017-11-13 2019-06-13 株式会社リコー Power supply device
WO2020008198A1 (en) 2018-07-04 2020-01-09 Imperial College Innovations Ltd Transmitter and receiver circuitry for power converter systems

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008109754A (en) 2006-10-24 2008-05-08 Tdk Corp Switching power supply device
WO2015159560A1 (en) 2014-04-16 2015-10-22 三菱電機株式会社 Vehicular charging device
JP2015211565A (en) 2014-04-28 2015-11-24 日立マクセル株式会社 Wireless power transmission device
JP2019092253A (en) 2017-11-13 2019-06-13 株式会社リコー Power supply device
WO2020008198A1 (en) 2018-07-04 2020-01-09 Imperial College Innovations Ltd Transmitter and receiver circuitry for power converter systems

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022166729A (en) 2022-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0678972B1 (en) A control circuit for an inductive load
CN108736727B (en) Power converter and control method thereof
EP0779700A2 (en) DC power supply with enhanced input power factor
CN105305848A (en) Boost inductor demagnetization detection for bridgeless boost pfc converter operating in boundary-conduction mode
JP5832177B2 (en) Power factor correction circuit
KR102453825B1 (en) Dc-dc converter
TW201308851A (en) Power supply apparatus
US20080037290A1 (en) Ac-dc converter and method for driving for ac-dc converter
US20130010501A1 (en) Bisynchronous resonant switching-type direct current power supply
US12463545B2 (en) Isolated bi-directional DC conversion circuit and method for controlling the same
US11532999B2 (en) Adapter device for bidirectional operation
CN115868105A (en) Soft switching pulse width modulation DC-DC power converter
US9036387B2 (en) Alternating-current/direct-current converter
JP2012120379A (en) Synchronous rectification circuit, and dc/dc converter and ac/dc converter using the same
US20120092909A1 (en) Power conversion apparatus
US5680301A (en) Series/parallel resonant converter
US20230322105A1 (en) Charging device and method for operating the charging device
CN100413172C (en) Power Factor Compensation Method
JP7635061B2 (en) Power transmission device and wireless power supply system
JP4103312B2 (en) Power supply
JP7741700B2 (en) Powered Device
CN111373627A (en) Method for controlling a battery charger for an accumulator
CN113890198B (en) An inductive coil charge and discharge source based on DC step-down and output current control
CN109450276B (en) Power generation device and train
CN114204799A (en) Digital low-carbon power supply

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20240112

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20241217

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20250124

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20250212

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7635061

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150