[發(fā)明專利]一種感應(yīng)電能傳輸系統(tǒng)及其控制方法及控制系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711340225.1
• 申請(qǐng)日: 2017-12-14
• 公開（公告）號(hào): CN107834884A
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚鋼;周荔丹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M7/483
• 分類號(hào): H02M7/483;H02M7/5387;H02M7/5395;H02J50/12
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所11569
• 代理人: 王戈

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及感應(yīng)電能傳輸領(lǐng)域，特別是涉及一種感應(yīng)電能傳輸系統(tǒng)及其控制方法及控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

感應(yīng)電能傳輸(Inductive Power Transfer,IPT)技術(shù)通過(guò)電磁感應(yīng)實(shí)現(xiàn)能量的無(wú)接觸傳輸，克服了傳統(tǒng)電能傳輸技術(shù)存在的火花、碳積等缺陷，在很多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。然而，現(xiàn)階段IPT系統(tǒng)大多采用全橋逆變器，傳輸功率受開關(guān)器件容量的限制，無(wú)法滿足大功率無(wú)線電能傳輸?shù)囊蟆?/p>

因此，如何提高IPT系統(tǒng)的傳輸功率，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種感應(yīng)電能傳輸系統(tǒng)及其控制方法及控制系統(tǒng)，利用模塊化多電平技術(shù)實(shí)現(xiàn)大功率無(wú)線電能傳輸，而且能夠平衡感應(yīng)電能傳輸系統(tǒng)中各個(gè)子模塊電路的電容電壓。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種感應(yīng)電能傳輸系統(tǒng)，所述感應(yīng)電能傳輸電路包括：

直流電源模塊、模塊化多電平逆變器和感應(yīng)電能傳輸模塊，其中，

所述直流電源模塊與所述模塊化多電平逆變器連接，所述模塊化多電平逆變器將所述直流電源模塊提供的直流電轉(zhuǎn)換為高頻交流電；

所述感應(yīng)電能傳輸模塊與所述模塊化多電平逆變器連接，所述感應(yīng)電能傳輸模塊用于將所述高頻交流電壓以電磁感應(yīng)的形式出輸出給負(fù)載；

其中，所述模塊化多電平逆變器具體包括：上橋臂模塊電路、第一平波電抗器、下橋臂模塊電路和第二平波電抗器，其中，

所述上橋臂模塊電路的一端與所述直流電源模塊的正輸出端連接，所述上橋臂模塊電路的另一端與所述第一平波電抗器連接，所述下橋臂模塊電路的一端與所述直流電源模塊的負(fù)輸出端連接，所述下橋臂模塊電路的另一端與所述第二平波電抗器連接，且所述第一平波電抗器和所述第二平波電抗器連接，其中，所述上橋臂模塊電路包括多個(gè)依次串聯(lián)的子模塊電路，所述下橋臂模塊電路包括多個(gè)依次串聯(lián)的子模塊電路。

可選的，所述感應(yīng)電能傳輸系統(tǒng)還包括第一濾波電容和第二濾波電容，其中，

所述第一濾波電容和所述第二濾波電容串聯(lián)形成濾波支路，所述濾波支路與所述模塊化多電平逆變器并聯(lián)，且所述第一濾波電容的接地端接地，其中，所述第一濾波電容的接地端與所述第二濾波電容連接。

可選的，每個(gè)所述子模塊電路具體包括：第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第一二極管、第二二極管和模塊電容，其中，

所述開關(guān)串聯(lián)電路與所述模塊電容串聯(lián)形成回路，其中，所述開關(guān)串聯(lián)電路包括：所述第一開關(guān)管、與所述第一開關(guān)管串聯(lián)的所述第二開關(guān)管、反并聯(lián)在所述第一開關(guān)管兩端的所述第一二極管和反并聯(lián)在所述第二開關(guān)管兩端的所述第二二極管。

可選的，所述感應(yīng)電能傳輸模塊具體包括：諧振電感、原邊補(bǔ)償電容、原邊線圈、副邊線圈及副邊補(bǔ)償電容，其中，

所述諧振電感的一端與所述模塊化多電平逆變器的輸出端連接，所述諧振電感的另一端與所述原邊線圈的一端連接，所述原邊線圈的另一端接地，所述原邊補(bǔ)償電容與所述原邊線圈并聯(lián)，與所述副邊補(bǔ)償電容串聯(lián)的所述副邊線圈與所述原邊線圈耦合連接。

一種感應(yīng)電能傳輸系統(tǒng)的控制方法，所述控制方法用于控制所述的模塊化多電平逆變器，所述控制方法包括：

獲取第k個(gè)采樣時(shí)刻模塊化多電平逆變器的各個(gè)子模塊電路的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)，并獲取第k個(gè)采樣時(shí)刻和第(k-1)個(gè)采樣時(shí)刻模塊化多電平逆變器的各個(gè)子模塊電路的電壓，其中，第0個(gè)采樣時(shí)刻模塊化多電平逆變器的各個(gè)子模塊電路的電壓均為0；

根據(jù)第k個(gè)采樣時(shí)刻電壓值的大小對(duì)上橋臂模塊電路中各個(gè)子模塊電路的電壓進(jìn)行排序，獲得上橋臂模塊電路中每個(gè)子模塊電路的上橋臂電壓序號(hào)，并根據(jù)第k個(gè)采樣時(shí)刻電壓值的大小對(duì)下橋臂模塊電路中各個(gè)子模塊電路的電壓進(jìn)行排序，獲得下橋臂模塊電路中每個(gè)子模塊電路的下橋臂電壓序號(hào)；

根據(jù)第k個(gè)采樣時(shí)刻上橋臂模塊電路的每個(gè)子模塊電路的電壓與第(k-1)個(gè)采樣時(shí)刻上橋臂模塊電路的每個(gè)子模塊電路的電壓確定第k個(gè)采樣周期上橋臂模塊電路中每個(gè)子模塊電路的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)的上橋臂電壓變化指標(biāo)量，并根據(jù)第k個(gè)采樣時(shí)刻下橋臂模塊電路的每個(gè)子模塊電路的電壓與第(k-1)個(gè)采樣時(shí)刻下橋臂模塊電路的每個(gè)子模塊電路的電壓確定第k個(gè)采樣周期下橋臂模塊電路中每個(gè)子模塊電路的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)的下橋臂電壓變化指標(biāo)量，其中第k個(gè)采樣周期表示所述第(k-1)個(gè)采樣時(shí)刻與所述第k個(gè)采樣時(shí)刻之間的時(shí)間間隔；