[發(fā)明專利]一種用于實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)線恒定功率充電的系統(tǒng)及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510654368.4
• 申請(qǐng)日: 2015-10-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105245025B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 段善旭;趙錦波;蔡濤;豐昊;張曉明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J50/10
• 分類號(hào): H02J50/10;H02J7/00
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春

1.一種用于實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)線恒定功率充電的系統(tǒng)，其特征在于，包括依次連接的能量發(fā)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(fā)射模塊用于將接收的直流電源轉(zhuǎn)換為電能并通過(guò)高頻磁場(chǎng)耦合的方式發(fā)射；

所述能量接收模塊用于接收所述電能并供給負(fù)載；

所述恒定功率跟蹤控制模塊用于根據(jù)實(shí)時(shí)采集的充電電流獲得參考控制信號(hào)V_ref，并將整流端口電壓V_d2調(diào)整為所述參考控制信號(hào)V_ref，實(shí)時(shí)跟蹤到功率極值點(diǎn)對(duì)應(yīng)的傳輸電壓增益點(diǎn)上，實(shí)現(xiàn)恒定功率跟蹤控制；

所述能量發(fā)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(bǔ)償單元(4)和功率發(fā)射線圈(5)；

所述高頻逆變單元(2)用于對(duì)外部輸入的直電壓V_d1逆變?yōu)槎lf₀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(fā)射線圈(5)用于將經(jīng)過(guò)濾波后的高頻電壓方波按照高頻磁場(chǎng)耦合的方式發(fā)射電能；所述原邊補(bǔ)償單元(4)用于對(duì)所述功率發(fā)射線圈(5)的電流進(jìn)行調(diào)節(jié)，減小傳輸功率隨偏移距離的波動(dòng)；

所述原邊補(bǔ)償單元(4)包括第一補(bǔ)償電容、第二補(bǔ)償電容和第三補(bǔ)償電容；

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

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

所述第一補(bǔ)償電容、第二補(bǔ)償電容和第三補(bǔ)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(bǔ)償電容的序號(hào)，i＝1、2、3；f₀為系統(tǒng)工作頻率；γ1為第一補(bǔ)償系數(shù)、κ為第二補(bǔ)償系數(shù)，β為補(bǔ)償比例系數(shù)，Z_L1為功率發(fā)射線圈的電抗，Z_cm1為第一補(bǔ)償電容的電抗值，Z_cm2為第二補(bǔ)償電容的電抗值，Z_cm3為第三補(bǔ)償電容的電抗值。

2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，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(bǔ)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(fā)射線圈(5)發(fā)射的電能；所述副邊補(bǔ)償單元(7)用于補(bǔ)償所述功率接收線圈(6)的漏感，使得所述功率發(fā)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(duì)所述不控整流單元(8)的輸出進(jìn)行功率調(diào)節(jié)后供給負(fù)載。

3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述副邊補(bǔ)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(bǔ)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。