[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

本發明公開了一種耦合電容變化下的ECPT系統的混雜控制方法，根據參考電壓與接收端輸出電壓之間的電壓偏差確定Buck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當前對Buck電感L的電流狀態進行檢測得到的檢測結果，以及對諧振補償電路的輸入電流狀態進行檢測得到的檢測結果對各個開關管的工作狀態進行控制，將控制問題簡化為邊界計算和選擇問題，使得該ECPT系統在耦合機構參數擾動下也能輸出恒定的電壓。

技術領域

本發明涉及無線電能傳輸技術領域，更具體地說，涉及一種耦合電容變化下的穩壓ECPT系統及混雜控制方法。

背景技術

WPT(Wireless Power Transfer,無線電能傳輸)技術借助磁場、電場、激光、微波等軟介質實現電能從電源系統到用電設備的無電氣接觸傳輸，現已成為國內外科研機構研究與開發的熱點。其中，基于電場耦合的電能傳輸方式具有電能耦合機構簡易輕薄，成本低且形狀易變等優點；在工作狀態中，電場耦合機構的絕大部分電通量分布于電極之間，對周圍環境的電磁干擾很小；當電場耦合機構之間或周圍存在金屬導體時，不會引起導體產生渦流損耗等特點。在某些領域的應用可與基于磁場耦合的無線電能傳輸技術形成優勢互補，因此越來越多的專家學者圍繞電場耦合無線電能傳輸(Electric-Field CoupledPower Transfer,ECPT)技術展開研究。

在使用ECPT技術為移動設備無線充/供電的應用中，例如消費電子設備(手機、平板電腦等)、移動機器人、廚房電器及電動汽車等，系統的電能接收端(包括：接收端耦合極板、功率調節電路以及用電設備的等效負載電阻等)經常會從無線供電系統中移除或重新移入。電能接收端的移入移除使傳輸距離和極板相對位置發生改變，很難保證電能接收端移除前耦合機構的等效電容值與下一次電能接收端重新移入后的耦合機構等效電容值完全相同。例如：電動汽車每次停在充電區域上方時，耦合極板的間距和橫向偏移程度都不盡相同，即耦合機構等效電容C_S的值不相同。耦合機構等效電容C_S的改變會使ECPT系統的輸出電壓降低，進而影響系統的傳輸性能，因此有必要提出一種控制方法保證ECPT系統在耦合極板發生一定偏移以及傳輸距離發生改變(即C_S在一定范圍內變化)時的輸出電壓恒定。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種耦合電容變化下的ECPT系統的混雜控制方法。

為實現上述目的，本發明所采用的具體技術方案如下：

一種耦合電容變化下的穩壓ECPT系統，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；