[發明專利]一種無線充電高頻電源

在審

• 申請號: 201910179657.1
• 申請日: 2019-03-11
• 公開（公告）號: CN109888894A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 田慕琴;吝伶艷;劉文瑞;許春雨;張文杰
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: H02J7/02
• 分類號: H02J7/02;H02J7/04;H02J50/12;H02J5/00;B60L53/122
• 代理公司: 太原倍智知識產權代理事務所(普通合伙) 14111
• 代理人: 戎文華

本發明公開了一種無線充電高頻電源，其特征是通過上位計算機對數字信號處理器DSP實現狀態檢測與程序控制及載入，將數字信號處理器DSP處理采樣電壓及電流信號、鍵盤輸入處理的程序通過上位機載入數字信號處理器DSP，結合數字信號處理器DSP輸出液晶顯示的頻率f、電壓有效值U、電流有效值I，通過上位機對數字信號處理器DSP中載入程序的運行進行實時監控及調試，本無線充電高頻電源提高了電源的控制性與觀測性，操作性、抗干擾能力強，便于在電動汽車無線充電場合下實際應用。

技術領域

本發明涉及一種無線充電電源，尤其是一種利用數字信號處理器DSP的無線充電高頻電源。

背景技術

在電動汽車無線充電系統中，無線輸電電源將380V/50Hz的交流電轉換為幾十kHz乃至100kHz的高頻交流電傳輸給無線充電系統，對電動汽車充電過程進行管理，實時掌握高頻電源的工作狀態，對于掌控無線充電系統的工況有著及其重要的作用。

電動汽車無線充電時，高頻電源將50Hz交流電轉換為高頻交流電的過程中涉及到一系列的電路結構，在無線充電時，電源輸出較高頻率的交流電可以有效地提高無線充電系統的傳輸效率，較高的交流輸出頻率就要求電源在工作時電源中的整流濾波電路、升降壓斬波電路與高頻逆變電路的相互配合，既需要能夠根據實際的充電需求提供合適的電能，又需要便于外部工作人員對工作狀態進行實時干預與監測，由此可見，監控高頻電源的運行狀態是電動汽車充電的必要條件。

在實際充電過程中，系統的實際運行需要將網側的電能輸送至充電電池一側，在電能傳輸時往往會遇到電源充電狀態變化的影響，而電源外部狀態的變化會對電源電壓電流、頻率輸出特性帶來隨機的干擾，使高頻電源的輸出發生錯誤、失控，無法輸出預期電壓及功率，并且無線充電時輸電線圈的結構變化會導致原有輸出頻率無法諧振，電能無法有效通過諧振作用傳輸至負載一側，對無線充電過程以及電池帶來不利影響，因此，通過對高頻電源的輸出電壓、輸出功率以及輸出頻率進行監測與調節，可以讓工作人員進一步了解電源的工作狀態，便于對充電過程進行電壓、功率方面的調節、控制充電速度，并在電源輸出電流超過限值時，自動關斷電源，同時發出錯誤信號提示操作人員采取進一步的操作，使充電過程盡快恢復正常，對電動汽車的安全充電有著重要意義。

現有的無線充電高頻電源，如何穆楠在《采用DSP控制的電動汽車無線充電系統高頻電源設計與制作》文中，提出一種以高頻開關為基礎的電動汽車無線充電系統，由多級電力電子變換器的組成，主電路包括EMC濾波器、整流濾波電路，斬波電路，高頻逆變電路等部分，控制電路包括DSP、驅動電路、調理電路等，采用數字信號處理器DSP發出斬波電路和逆變電路觸發脈沖信號，在斬波電路輸出端進行電壓與電流的采樣，將采樣信號輸入DSP進行處理，進行過壓過流保護，并進行PI調節，改善輸出電壓的穩定，但該電源無法對輸出電壓以及輸出頻率進行實時監測，致使工作人員無法實時掌握電源的運行狀態，不利于對電源工作狀態的調節以及對電源運行過程中所出現故障問題的分析，同時無法實現便捷的輸出頻率調節；當無線輸電線圈結構發生變化時，會帶來電源無法有效地將電能以諧振的方式傳輸給負載的問題，難以適應輸出線圈結構變化時對電源輸出頻率調節的要求；江秀道在《電動汽車智能充電系統研究》文中，提出一種電動汽車充電器，在運行時先將220V/380V交流電壓通過整流濾波變為直流電，再經逆變電路轉換為高頻交流電，再經耦合機構得到交流電，再供給后級電路，系統的充電過程受到單片機的控制，并通過單片機對充電過程中的電壓電流等進行監測，按鍵鍵盤可以對占空比進行調節，進而調節輸出電壓，液晶屏還可以顯示充電電流以及充電電壓，但是該系統無法對逆變電路的逆變頻率進行調節，當無線傳輸結構發生變化時，同樣會帶來電能無法通過線圈無線將電能通過諧振方式有效傳輸給負載的問題，這就對逆變輸出頻率調整帶來了極大的不便。

以上兩種充電電源應用于電動汽車充電的場合，然而第一種電源無法監測輸出電、功率與頻率，無法使工作人員直觀地掌握電源的輸出狀態，難以對電源的充電過程進行調節；第二種電源無法對輸出頻率進行調節，無法滿足電源輸出線圈結構發生變化時對諧振頻率變化調節的要求，對線圈的適應能力差，具有較大的局限性。