[發明專利]耦合電容變化下的穩壓ECPT系統及混雜控制方法

有效

• 申請號: 201910403607.7
• 申請日: 2019-05-15
• 公開（公告）號: CN110034698B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 蘇玉剛;趙魚名;唐春森;王智慧;戴欣;孫躍;葉兆虹
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H02M7/48
• 分類號: H02M7/48;H02J50/12
• 代理公司: 重慶敏創專利代理事務所(普通合伙) 50253
• 代理人: 陳千

1.一種耦合電容變化下的穩壓ECPT系統，其特征在于：包括發射端電路和接收端電路，所述發射端電路包括直流電源、Buck變換器、全橋逆變器、諧振補償電路以及兩塊發射極板，所述接收端電路包括兩塊接收極板和負載電路，所述兩塊發射極板與所述兩塊接收極板一一對應構成電場耦合機構實現發射端電路和接收端電路之間的無線電能傳輸；

所述Buck變換器包括開關管S、二極管D以及連接在所述二極管D兩端的Buck電感L和Buck電容C；

所述全橋逆變器包括依次連接的開關管S₁、開關管S₂、開關管S₄以及開關管S₃，其中開關管S₁和開關管S₃位于同一橋臂上，開關管S₂和開關管S₄位于同一橋臂上，所述Buck變換器中的開關管S與所述全橋逆變器中的開關管S₁、開關管S₂、開關管S₃以及開關管S₄均由控制器控制，在所述控制器的輸入端連接有第一電流檢測模塊和第二電流檢測模塊，所述第一電流檢測模塊用于檢測Buck電感L的電流狀態，所述第二電流檢測模塊用于檢測所述諧振補償電路的輸入電流狀態，所述負載電路中還設置有電壓檢測模塊，該電壓檢測模塊將檢測所得的接收端輸出電壓信息通過無線通信傳輸至所述控制器，所述控制器采用混雜控制方式，在混雜建模時所述系統設置有多個工作模態，所述控制器根據參考電壓與所述電壓檢測模塊反饋的電壓之間的電壓偏差確定開關管S的導通時間，從而確定當前各工作模態之間的邊界轉換條件中的控制參數，并基于該邊界轉換條件中的控制參數以及所述第一電流檢測模塊和第二電流檢測模塊所檢測的信息控制各個開關管工作完成工作模態的切換，實現系統輸出電壓的穩壓控制。

2.根據權利要求1所述的耦合電容變化下的穩壓ECPT系統，其特征在于：所述控制器在所述電壓偏差的基礎上利用PI控制原理確定開關管S的導通時間。

3.根據權利要求1所述的耦合電容變化下的穩壓ECPT系統，其特征在于：所述諧振補償電路由諧振電感L₁、諧振電容C₁、諧振電感L₂、諧振電容C₂以及諧振電感L₃構成，其中，所述全橋逆變器的一個輸出端依次串接諧振電感L₁、諧振電容C₁和諧振電感L₂后與所述全橋逆變器的另一個輸出端連接，相串聯的諧振電容C₂和諧振電感L₃并聯在諧振電感L₂的兩端，諧振電感L₃的兩端一一對應連接所述兩塊發射極板。

4.根據權利要求1所述的耦合電容變化下的穩壓ECPT系統，其特征在于：所述負載電路包括橋式整流電路、濾波電容以及負載電阻。

5.根據權利要求1-4任一項所述的耦合電容變化下的穩壓ECPT系統，其特征在于：在混雜建模時設置有如下四個模態：

模態q₁：開關管S導通，二極管D截止，開關管S₁和S₄導通，開關管S₂和S₃關斷；

模態q₂：開關管S關斷，二極管D導通，開關管S₁和S₄導通，開關管S₂和S₃關斷；

模態q₃：開關管S導通，二極管D截止，開關管S₁和S₄關斷，開關管S₂和S₃導通；

模態q₄：開關管S關斷，二極管D導通，開關管S₁和S₄關斷，開關管S₂和S₃導通。