[發明專利]一種用于實現動態無線恒定功率充電的系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201510654368.4
• 申請日: 2015-10-12
• 公開（公告）號: CN105245025B
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: 段善旭;趙錦波;蔡濤;豐昊;張曉明
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02J50/10
• 分類號: H02J50/10;H02J7/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春

1.一種用于實現動態無線恒定功率充電的系統，其特征在于，包括依次連接的能量發射模塊、能量接收模塊和恒定功率跟蹤控制模塊；

所述能量發射模塊用于將接收的直流電源轉換為電能并通過高頻磁場耦合的方式發射；

所述能量接收模塊用于接收所述電能并供給負載；

所述恒定功率跟蹤控制模塊用于根據實時采集的充電電流獲得參考控制信號V_ref，并將整流端口電壓V_d2調整為所述參考控制信號V_ref，實時跟蹤到功率極值點對應的傳輸電壓增益點上，實現恒定功率跟蹤控制；

所述能量發射模塊包括依次連接的高頻逆變單元(2)、LC濾波單元(3)、原邊補償單元(4)和功率發射線圈(5)；

所述高頻逆變單元(2)用于對外部輸入的直電壓V_d1逆變為定頻f₀電壓方波V_ab，所述LC濾波單元(3)用于濾除所述高頻電壓方波V_ab中的諧波成分，所述功率發射線圈(5)用于將經過濾波后的高頻電壓方波按照高頻磁場耦合的方式發射電能；所述原邊補償單元(4)用于對所述功率發射線圈(5)的電流進行調節，減小傳輸功率隨偏移距離的波動；

所述原邊補償單元(4)包括第一補償電容、第二補償電容和第三補償電容；

所述第一補償電容和第三補償電容串聯連接，所述第一補償電容的非串聯端與所述LC濾波單元(3)的輸出端連接，所述第三補償電容的非串聯端用于連接至所述功率發射線圈(5)的一端；

所述第二補償電容的一端與所述第一補償電容和第三補償電容的串聯連接端連接，所述第二補償電容的另一端用于連接至所述功率發射線圈(5)的另一端；

所述第一補償電容、第二補償電容和第三補償電容的容值分別為C_cmi＝1/[|Z_cmi|×(2πf₀)]；電抗值分別為：其中，i為補償電容的序號，i＝1、2、3；f₀為系統工作頻率；γ1為第一補償系數、κ為第二補償系數，β為補償比例系數，Z_L1為功率發射線圈的電抗，Z_cm1為第一補償電容的電抗值，Z_cm2為第二補償電容的電抗值，Z_cm3為第三補償電容的電抗值。

2.如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述能量接收模塊包括依次連接的功率接收線圈(6)、副邊補償單元(7)，不控整流單元(8)和DC/DC變換器(9)；

所述功率接收線圈(6)用于接收所述功率發射線圈(5)發射的電能；所述副邊補償單元(7)用于補償所述功率接收線圈(6)的漏感，使得所述功率發射線圈(5)與所述功率接收線圈(6)之間只傳遞有功功率；所述不控整流單元(8)用于將接收的高頻交流電整流為直流并輸出；所述DC/DC變換器(9)對所述不控整流單元(8)的輸出進行功率調節后供給負載。

3.如權利要求2所述的系統，其特征在于，所述副邊補償單元(7)的自由諧振頻率f_res與原邊逆變頻率f₀相同；

其中，C₂為所述副邊補償單元中諧振電容的容值；L₂為所述功率接收線圈的電感值。