[發明專利]IPT系統中的分岔頻率輸送控制電路及其控制方法

有效

• 申請號: 201310067393.3
• 申請日: 2013-03-04
• 公開（公告）號: CN103166329A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 唐春森;王智慧;蘇玉剛;戴欣;孫躍
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H02J17/00
• 分類號: H02J17/00
• 代理公司: 重慶為信知識產權代理事務所(普通合伙) 50216
• 代理人: 余錦曦

技術領域

本發明涉及到感應電能傳輸技術（Inductive?Power?Transfer,簡稱IPT），具體地說，是一種IPT系統中的分岔頻率輸送控制電路及其控制方法。

背景技術

感應電能傳輸技術（Inductive?Power?Transfer，簡稱IPT）是一種以高頻電磁場為能量載體，將電能以磁能的形式從電源端無線傳送到負載端的電能傳輸新技術。該技術具有安全、可靠及靈活等優點，在生物醫電、軌道交通、電動汽車、消費電子等領域有著廣泛的應用前景，已成為電力電子領域的研究熱點之一。

如圖1所示，從系統結構上看，IPT系統包括原邊和副邊兩個部分，原邊通過諧振變換器在發射線圈上產生高頻交變電流，副邊能量接收線圈上感應到的電能經無功補償和能量變換后輸出給負載。結構的特殊性和復雜性導致系統呈現出典型的高階非線性特性，從而引起復雜的動力學行為，增加了系統建模分析與控制的難度。

文獻研究表明，在IPT系統中，當系統參數如互感、原副邊諧振網絡參數以及負載阻抗等發生變化，都可能引起系統諧振頻率的分岔。在分岔區，體現為系統存在三個諧振頻率，其中兩個具有自治振蕩穩定性，而另一個不具有自治振蕩穩定性，且該頻率值位于兩個穩定頻率值之間。關于非接觸電能傳輸系統頻率分叉現象研究可以參考文獻《電工電能新技術》2005年4月，第24卷第2期公開的論文：非接觸電能傳輸系統頻率分叉現象研究，作者：西安交通大學電氣學院，韓騰，卓放，等。

綜上所述，現有技術的缺陷是：在系統隨參數變化進入存在超過一個穩定諧振頻率的頻率分岔區后，究竟會工作于哪一個分岔頻率，具有一定的隨機性，目前尚無辦法實現指定頻率所對應極限環吸引子的相軌跡動態輸送控制，從而導致系統傳輸效率不穩定等問題。

發明內容

為了克服上述缺陷，本發明提供一種分岔頻率的輸送控制電路及其控制方法，針對每個諧振頻率點分別設置其輸送控制參數，然后即可像操作電視機換臺一樣控制IPT系統在其多個穩定諧振頻率點上自由切換。

為了實現上述目的，本發明所采用的具體技術方案如下：

一種IPT系統中的分岔頻率輸送控制電路，包括電源模塊、開關網絡、原邊諧振補償電路、發射線圈、接收線圈、副邊諧振補償電路以及負載，其關鍵在于：所述原邊諧振補償電路上連接有過零檢測電路，該過零檢測電路的輸出端連接有控制器，該控制器的輸出端經過驅動電路與所述開關網絡相連，在所述控制器上還連接有延時干擾模塊，所述控制器根據延時干擾模塊輸出的延時干擾信號和過零檢測電路輸出的過零信號控制所述開關網絡的工作狀態。

結合上述系統結構，本發明還提出一種IPT系統中的分岔頻率輸送控制電路的控制方法，具體按照以下步驟進行:

步驟1：確定IPT系統的兩個穩定分岔頻率為f₁和f₂，且f₁＜f₂；

步驟2：設置兩種延時干擾信號，分別為第一延時干擾信號(δ₁,T_d1)和第二延時干擾信號(δ₂,T_d2)，其中δ₁為第一延時干擾信號的延時時間且T_d1為第一延時干擾信號的持續時間，δ₂為第二延時干擾信號的延時時間且T_d2為第二延時干擾信號的持續時間。

步驟3：如果IPT系統需要從穩定分岔頻率f₁控制到f₂時，由所述延時干擾模塊輸出第一延時干擾信號(δ₁,T_d1)到所述控制器中；如果IPT系統需要從穩定分岔頻率f₂控制到f₁時，由所述延時干擾模塊輸出第二延時干擾信號(δ₂,T_d2)到所述控制器中；

步驟4：在無干擾信號作用時，所述控制器輸出的控制信號與所述過零檢測電路輸出的過零信號同頻同相；

當控制器接收到第一延時干擾信號(δ₁,T_d1)時，輸出的控制信號為所述過零信號滯后δ₁時間長度的信號，且延時干擾作用的持續時間為T_d1，當持續時間T_d1結束時，所述控制信號再恢復為與所述過零信號同頻同相；