[發明專利]一種無線充電系統輸出能量控制電路及控制方法

在審

• 申請號: 201710656237.9
• 申請日: 2017-08-03
• 公開（公告）號: CN107222006A
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 鄧鈞君;王震坡;劉鵬;龐博
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H02J7/02
• 分類號: H02J7/02;H02J50/10
• 代理公司: 北京高沃律師事務所11569
• 代理人: 王加貴

技術領域

本發明涉及無線充電領域，特別是涉及一種無線充電系統輸出能量控制電路及控制方法。

背景技術

目前，對于無線充電的能量控制而言，比較常見的一種控制方式是在原邊高頻交流變換器之前串聯DC/DC變換器，通過調整高頻逆變器的輸入電壓，從而調節系統的輸出功率。但是由于在原邊高頻交流變換器之前串聯DC/DC變換器，額外增加了系統中變換器的級數，導致電路中的無功功率增大，降低了整體系統可靠性。此外當負載端出現短路或者開路時，電路中的器件會因過流或過壓而毀壞?，F有技術中是在副邊增加短路保護電路或開路保護電路，此方法會增加電路的復雜度，降低整體系統的可靠性。

在實際應用的過程中，由于無線充電系統的原、副邊無直接的線路連接，因而原、副邊控制器之間的通訊通常采用無線通訊的方式。無線通訊的方式不可避免地存在穩定性差、傳輸速度慢等缺陷。且由于負載處于副邊，因而原邊串聯DC/DC變換器的控制方式需要與副邊進行無線通訊才能進行信息交流與反饋從而實現控制與調節，此通訊方法穩定性差、響應時間慢；此外，對于在副邊增加開路保護電路或是短路保護電路的方法，需要原邊控制器對信息進行判斷并進行控制才能實現開路保護或是短路保護，那么由于無線通訊的固有缺陷會導致實現開路保護或是短路保護所需的時間大大延長，進一步降低了整體系統的可靠性。

發明內容

本發明的目的是提供一種無線充電系統輸出能量控制電路及控制方法，在實現對副邊的輸出能量更好的控制以及對電路保護的同時提高系統的可靠性。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種無線充電系統輸出能量控制電路，包括原邊電路、副邊電路、磁耦合器、負載；

所述原邊電路與所述副邊電路通過所述磁耦合器連接，所述副邊電路與所述負載連接；

所述原邊電路包括順次連接的交流電源、AC/DC整流變換器、高頻DC/AC逆變器以及原邊補償電路；

所述副邊電路包括順次連接的副邊補償電路、高頻AC/DC整流器；

所述高頻AC/DC整流器包括第一二極管、第二二極管、第一開關器件和第二開關器件；所述第一二極管的正極分別與所述副邊補償電路的第一連接端以及所述第一開關器件的一端連接，所述第一二極管的負極分別與所述第二二極管的負極以及負載的正極連接，所述第二二極管的正極分別與所述副邊補償電路的第二連接端以及第二開關器件的一端連接；所述第一開關器件的另一端分別與所述第二開關器件的另一端以及所述負載的負極連接。

可選的，所述交流電源的正極與所述AC/DC整流變換器的第一輸入端連接，所述AC/DC整流變換器的第一輸出端與所述高頻DC/AC逆變器的第一輸入端連接，所述高頻DC/AC逆變器的第一輸出端與所述原邊補償電路的第一輸入端連接，所述原邊補償電路的第一輸出端以及第二輸入端分別與所述磁耦合器連接，所述原邊補償電路的第二輸出端與所述高頻DC/AC逆變器的第二輸入端連接，所述高頻DC/AC逆變器的第二輸出端與所述AC/DC整流變換器的第二輸入端連接，所述AC/DC整流變換器的第二輸出端與所述交流電源的負極連接。

可選的，所述AC/DC整流變換器用于將所述交流電源提供的工頻交流電壓轉變為中間級直流電壓；所述高頻DC/AC逆變器用于將所述中間級直流電壓轉變為高頻交流電壓。

可選的，所述AC/DC整流變換器為全橋整流電路。

可選的，所述AC/DC整流變換器為半橋整流電路。

可選的，所述第一開關器件和所述第二開關器件為常閉型功率半導體開關器件。

本發明還提供了一種無線充電系統輸出能量控制方法，所述控制方法應用于上述的控制電路中，所述方法包括：

獲取負載所需的功率；

根據所述負載所需的功率計算第一開關器件的占空比以及第二開關器件的占空比；

根據所述第一開關器件的占空比控制所述第一開關器件的閉合，以及根據所述第二開關器件的占空比控制所述第二開關器件的閉合；

當負載處于開路狀態時，控制第一開關器件和第二開關器件均閉合；

當負載處于短路狀態時，控制第一開關器件和第二開關器件均斷開。

可選的，所述根據所述負載所需的功率計算第一開關器件的占空比以及第二開關器件的占空比，具體包括：

獲取所述負載所需的功率分別與所述第一開關器件的占空比以及所述第二開關器件的占空比的函數關系；

根據所述函數關系計算所述第一開關器件的占空比以及所述第二開關器件的占空比。