[發明專利]一種無線電能傳輸設備發送端頻率跟蹤調諧方法

有效

• 申請號: 201410353226.X
• 申請日: 2014-07-23
• 公開（公告）號: CN104135085A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 何正友;李勇;麥瑞坤;林圣;高仕斌
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H02J17/00
• 分類號: H02J17/00;H02M7/42;H02M3/00
• 代理公司: 成都博通專利事務所 51208
• 代理人: 陳樹明

技術領域

本發明涉及無線電能傳輸技術領域，尤其涉及感應式無線電能傳輸設備發送端頻率跟蹤調諧方法。

背景技術

無線電能傳輸技術，是一種新興的電能傳輸技術，在為軌道車、電動汽車等移動設備供電時，無線電能傳輸技術克服了傳統電能傳輸技術容易碳積、產生接觸火花、插接操作麻煩等缺陷，而具備極大的發展潛力。

感應式無線電能傳輸方式以其具有大功率傳輸獨特的優勢，較其它無線電能傳輸技術，有著更好的發展和應用前景。感應式無線電能傳輸裝置包括發送端和接收端兩部分：第一部分是感應式無線電能傳輸裝置的發送端，其組成和功能主要是：發送端通過整流器將工頻交流電變成直流，在控制器的控制下通過升降壓直-直變換器變換成所需的電壓，隨后由高頻逆變器將直流變成高頻交流電，高頻交流電流在發送線圈中流動產生高頻磁場；為了使發送線圈中的高頻交變磁場恒定和系統穩定工作，通常在發送線圈與逆變器間串接電流傳感器，電流傳感器將檢測出的發送線圈的電流值送給發送端控制器，由控制器對升降壓直-直變換器的輸出電壓進行控制實現發送線圈的電流值的反饋控制。第二部分是感應式無線電能傳輸裝置的接收端，其組成和功能主要是：接收端的接收線圈感應到發送線圈產生的高頻交變磁場，在接收線圈中感生出高頻的交流電，接收線圈中的高頻交流電經過整流器整流成直流電，再逆變為負載所需(通常為工頻)交流電，從而完成電能的無線傳輸。

由于接收線圈和發送線圈存在一定的間隔，二者為松耦合關系，發送線圈和接收線圈的漏感很大，使得發送線圈的無功功率增加，接收線圈的伏安等級降低，降低了電能的傳輸功率與傳輸效率。通常通過加入電容進行補償，即電容與發送線圈或接收線圈線圈組成LC諧振振蕩電路，使發送端逆變器工作在軟開關條件下，同時能提高發送線圈和接收線圈的有功功率，降低系統傳輸的無功功率。

由于溫、濕度等因素均會導致線路的阻抗發生變化，使得系統參數發生變化，導致發送端諧振頻率發生變化，發送端的無功功率增加，降低了系統傳輸的有功功率。為使發送端始終工作在諧振狀態，需使發送端逆變器的工作頻率時刻跟蹤發送端的諧振頻率。

但現有的頻率跟蹤算法大多是采用硬件比較器實現逆變電壓和電流相位差的測量，再控制逆變器的工作頻率實現諧振頻率的跟蹤。由于高頻噪聲等其他原因使得電壓、電流的相位差的測量誤差較大，頻率跟蹤的效果較差。

發明內容

本發明的目的是提供一種無線電能傳輸設備發送端頻率跟蹤調諧方法，該方法能使升降壓直-直變換器輸出端保持在最小電壓有效值下運行，即發送端電路更接近完全諧振狀態，使發送端逆變器工作在軟開關狀態下，同時提高發送端的有功功率，進而提高無線電能傳輸設備的傳輸功率和效率。

本發明實現其發明目的所采用的技術方案是，一種基于最小電壓的無線電能傳輸設備發送端頻率跟蹤調諧方法，其步驟為：

A、發送線圈的電流有效值的控制值設定為I_p；初始時，設定逆變器的額定工作頻率為當前工作頻率f₀；

B、發送端控制器控制逆變器的工作頻率為當前工作頻率f₀；同時，發送端控制器接收電流傳感器傳來的發送線圈的電流有效值的檢測值I_s，并據以調節發送端升降壓直-直變換器的輸出電壓，使發送線圈電流有效值向電流控制值I_p逼近，直至電流傳感器傳來的電流有效值的檢測值I_s與電流有效值的控制值I_p相等時，發送端控制器記錄電壓傳感器測出的升降壓直-直變換器輸出端的電壓有效值為當前電壓有效值U₀；

C、發送端控制器根據設定的逆變器工作頻率調節量△f，得到一個較小的工作頻率f₁，f₁＝f₀-△f和一個較大的工作頻率f₂，f₂＝f₀+△f；

D、發送端控制器控制逆變器的工作頻率為f₁；同時，發送端控制器接收電流傳感器傳來的發送線圈的電流有效值的檢測值I_s；并據以調節發送端升降壓直-直變換器的輸出電壓，使發送線圈電流有效值向電流控制值I_p逼近，直至電流有效值的檢測值I_s與電流有效值的控制值I_p相等時，發送端控制器記錄電壓傳感器測出的升降壓直-直變換器輸出端的電壓有效值為小工作頻率電壓有效值U₁；