[發明專利]用于無線電能傳輸系統的負載端穩壓電路及其控制方法

有效

• 申請號: 201711016761.6
• 申請日: 2017-10-26
• 公開（公告）號: CN107769544B
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 張立炎;龍漢平;周澤;劉佳
• 申請（專利權）人: 武漢廣睿聯科技有限公司
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07
• 代理公司: 42236 武漢智盛唯佳知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 胡紅林

本發明涉及用于無線電能傳輸系統的負載端穩壓電路及其控制方法，包括交流電壓源、能量接收線圈、補償電容、第一和第二P?Mosfet管、第一和第二N?Mosfet管、第一和第二二極管、濾波電感和濾波電容；所述能量接收線圈的一端與交流電壓源的一端連接，另一端與補償電容的一極連接；交流電壓源的另一端與補償電容的另一極連接；所述第一、第二P?Mosfet管的漏極d，第一和第二N?Mosfet管的漏極d連接在一起；第一P?Mosfet管的源極s與第一N?Mosfet管的源極s連接；第二P?Mosfet管的源極s與第二N?Mosfet管的源極s連接；本發明使得電路工作在四種模態下。該電路實現了以輸出電壓為控制對象，以輸出功率為控制目標，以期根據負載的需求實現系統輸出電壓的穩定的功能。

技術領域

本發明涉及穩壓電路，具體地指用于無線電能傳輸系統的負載端穩壓電路及其控制方法。

背景技術

無線電能傳輸技術是一種綜合利用電力電子技術、磁場耦合技術和現代控制理論等，通過能量發送端和能量負載端之間的耦合磁場實現電能從靜止電源系統向一個或多個移動用電設備的非電氣直接接觸電能傳輸的新技術。該技術實現了能量的無線傳輸，避免了導體連接部由于摩擦，腐蝕，和接觸不良等原因造成的安全問題，特別適合應用于水下、易燃易爆等場合，具有很好的應用前景。

無線電能傳輸系統常采用諧振的方式使系統的輸出功率最大化。在實際應用中，無線電能傳輸系統的負載往往是要求可變的，但是在能量傳輸的過程中，負載的變化會造成系統工作頻率的漂移和電流的突變，最終導致輸出電壓不穩定。另一方面，無線電能傳輸系統通常包含較多的儲能元件，其系統階數一般高于3，由于包含非線性開關網絡，系統呈現出嚴重的開關非線性，需要借助復雜的建模方法和參數設計過程來設計穩壓控制器。

目前無線電能傳輸系統的穩壓控制一般以電路形式的實現：在原邊串聯DC-DC變換器，通過調整高頻逆變器輸入電壓的方式調節系統輸出電壓。1)失諧控制，在原邊或者副邊通過接入開關電容、相控電感的方式使系統處于調諧或非調諧狀態，達到控制輸出電壓的目的。2)副邊串聯DC-DC變換器，實現負載端局部穩壓控制，以適應不同的負載。3)副邊短路解耦控制。在負載端并聯一組解耦線圈或者在負載線圈上并聯一個斷路開關，以一定的頻率及占空比控制負載端解耦就可以調節輸出電壓。4)原邊能量注入控制，檢測到原邊電流過零后，控制器根據系統輸出電壓的大小判斷是否將諧振網絡連接到電源注入能量。

上述第1)、第3)和第4)種方法通過斬波的方式調節輸出電壓，在開關管短路或斷路的瞬間產生較大的能量損耗，既加大了系統的成本和體積，又在不同程度上降低了系統的效率和可靠性；第2)種方法只適合于小功率電路，且在系統輕載時諧振電流將發生很大的畸變使系統魯棒性變差。

發明內容

本發明目的在于克服上述現有技術的不足而提供一種用于無線電能傳輸系統的負載端穩壓電路及其控制方法。

實現本發明目的采用的技術方案是一種用于無線電能傳輸系統的負載端穩壓電路，其包括交流電壓源、能量接收線圈、補償電容、第一和第二P-Mosfet管、第一和第二N-Mosfet管、第一和第二二極管、濾波電感和濾波電容；

所述能量接收線圈的一端與交流電壓源的一端連接，另一端與補償電容的一極連接；交流電壓源的另一端與補償電容的另一極連接；

所述第一、第二P-Mosfet管的漏極d，第一和第二N-Mosfet管的漏極d連接在一起；第一P-Mosfet管的源極s與第一N-Mosfet管的源極s連接；第二P-Mosfet管的源極s與第二N-Mosfet管的源極s連接；第一二極管的負極與第一P-Mosfet管的源極s連接，第二二極管的負極與第二P-Mosfet管的源極s連接，第一和第二二極管的正極相連；

所述濾波電感的一端與第一P-Mosfet管的漏極連接，另一端與濾波電容的一極連接，波電容的另一極與第一二極管的正極連接。