[發明專利]一種IPT系統非法負載檢測裝置及檢測方法

有效

• 申請號: 201310361023.0
• 申請日: 2013-08-19
• 公開（公告）號: CN103427500A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 吳智丁;王智慧;吳劍豪;高立克;祝文姬;俞小勇;吳麗芳;李珊;李克文;蘇玉剛;戴欣;孫躍;葉兆虹;唐春森
• 申請（專利權）人: 廣西電網公司電力科學研究院;重慶大學
• 主分類號: H02J17/00
• 分類號: H02J17/00
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所(普通合伙) 50211
• 代理人: 郭云

技術領域

本發明涉及IPT?（Inductive?Power?Transfer，感應電能傳輸）系統的負載識別技術，具體涉及一種簡單易行的IPT系統非法負載檢測裝置及檢測方法。

背景技術

在IPT系統中，由于系統是通過磁場松耦合的方式實現電能無線傳輸，當有金屬物（非法負載）放在發射線圈上時，系統會誤認為是正常負載導致系統對金屬物加熱，出現安全事故，因此，負載識別技術顯得尤為重要。

現有的IPT系統中，負載識別方法主要是通過RFID（Radio?Frequency?Identification，射頻識別）技術來完成的，這種方法采用的硬件結構如圖1所示，控制器通過RFID信號來判斷負載，當檢測到非法負載時停止逆變器工作。具體的感應耦合電能傳輸過程為：初級電路將工頻電整流濾波后在導軌線圈中產生高頻電流，拾取電路通過拾取機構在導軌線圈附近的變化磁場中拾取能量，經過調節器為負載供電。其中初級電路中的高頻逆變部分主要是將直流電變化為高頻交流電并提供給導軌線圈，以便在導軌線圈周圍產生高頻磁場。當系統有異物（尤其是金屬）進入工作范圍時，由于高頻磁場的存在必定會在金屬內形成渦流，不僅降低了效率，而且金屬的渦流發熱將帶來巨大的安全隱患。另外，高頻磁場會對RFID信號造成干擾，有可能會導致誤讀誤判，降低了系統識別正確率。

發明內容

為了克服上述現有技術中存在的缺陷，本發明的目的是提供一種IPT系統非法負載檢測裝置及檢測方法，能夠檢測到非法負載的存在，當檢測到負載為非法負載時，系統停止工作，防止系統對非法負載加熱，避免安全事故的發生。

為了實現本發明的上述目的，根據本發明的第一個方面，本發明提供了一種IPT系統非法負載檢測裝置，包括IPT系統，所述IPT系統由原邊電路和副邊電路組成，所述原邊電路設置有全橋逆變器，所述全橋逆變器的電源端連接直流電源，輸出端分別與原邊諧振電感Lp和原邊補償電容Cp相連，其中，所述原邊諧振電感Lp和原邊補償電容Cp并聯，所述副邊電路包括副邊諧振電感Ls、副邊補償電容Cs、整流橋和負載R_L，所述副邊諧振電感Ls與副邊補償電容Cs并聯，所述副邊諧振電感Ls輸出的電流經整流橋整流后傳輸給負載R_L，為負載R_L供電；在所述副邊電路上還設置有開關，所述開關串聯于整流橋向負載R_L供電的線路上，所述開關的一端與整流橋的一端相連，所述開關的另一端與負載R_L的一端相連，所述開關的驅動單元與副邊控制單元相連，當IPT系統啟動時，所述副邊控制單元向所述驅動單元輸出開關信號，所述驅動單元在所述開關信號的控制下控制所述開關的導通與截止，當所述開關導通時，所述副邊控制單元向所述副邊輸出一定頻率的初始信號；所述原邊電路包括電流檢測裝置，所述電流檢測裝置與所述直流電源串聯，所述電流檢測裝置的輸出端與原邊控制單元相連，所述原邊控制單元中預設有所述初始信號的頻率信息，當所述副邊控制單元向所述副邊輸出初始信號時，所述電流檢測裝置檢測所述原邊電路中的電流并將所述電流檢測值傳輸給所述原邊控制單元，所述原邊控制單元將所述電流檢測值的頻率與所述初始信號的頻率進行對比，當所述電流檢測值的頻率與所述初始信號的頻率之差的絕對值小于或等于閾值時，則所述負載R_L為合法負載，所述副邊控制單元停止向所述副邊輸出初始信號，同時所述副邊控制單元通過驅動單元控制開關導通，所述原邊電路工作；當所述電流檢測值的頻率與所述初始信號的頻率之差的絕對值大于閾值時，則所述負載R_L為非法負載，所述原邊電路停止工作。

本發明的IPT系統非法負載檢測裝置將副邊的負載識別信號調制到原邊電網輸入電流上，在原邊對信號解調后，實現負載識別。對負載識別時的負載辨識信號不通過耦合線圈傳遞，而是直接反映在原邊輸入電流上，避免了傳遞中的干擾，提高識別率。當檢測到負載為非法負載時，系統停止工作，防止系統對非法負載加熱，避免安全事故的發生。

在本發明的一種優選實施例中，所述副邊電路還包括濾波電路，所述濾波電路包括濾波電容Cf和濾波電感Lf，所述濾波電容Cf與所述負載R_L并聯，所述濾波電感Lf串聯于所述整流橋向所述負載R_L的供電線路上。通過濾波電路，使負載輸入的電流頻率純凈。

為了實現本發明的上述目的，根據本發明的第二個方面，本發明提供了一種IPT系統非法負載檢測方法，包括如下步驟：