[發明專利]雙向無線充放電系統對稱判諧電路設計與雙邊諧振判斷方法

有效

• 申請號: 202010178997.5
• 申請日: 2020-03-15
• 公開（公告）號: CN111308246B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 黃學良;解蕙茹;譚林林
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R25/00
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 杜靜靜

本發明涉及一種雙向無線充放電系統對稱判諧電路設計與雙邊諧振判斷方法，具體如下：(1)打開原邊電源，關閉副邊電源，控制開關S₁、S₃閉合，開關S₂、S₄斷開，使系統能量由原邊流向副邊探測電阻；(2)檢測此時原邊逆變器的輸出電壓信號U_P、流過探測電阻R_c的電流信號i_C，根據這兩個信號的相位差判斷系統處于感性失諧狀態還是容性失諧狀態，記錄此時U_P滯后i_C相位為θ₁；(3)關閉原邊電源，打開副邊電源，控制開關S₁斷開，開關S₂、S₃、S₄閉合，使系統能量由副邊電源流向原邊探測電阻；(4)檢測此時副邊逆變器的輸出電壓信號U_S、流過探測電阻R_c的電流信號i_C，記錄此時U_S滯后i_C相位為θ₂；(5)結合相位θ₁、θ₂的信息，即可確定系統的失諧位置與失諧狀態。

技術領域

本發明涉及一種判斷方法，具體涉及一種雙向無線充放電系統對稱判諧電路設計與雙邊諧振判斷方法，屬于無線電能傳輸技術的應用領域。

背景技術

無線電能傳輸技術是一種利用磁場耦合、電磁感應、電場耦合、激光、微波、超聲波等介質實現電能無線傳輸的技術。其中，實現大功率無線傳輸的有電磁感應耦合方式、激光方式、微波方式、磁耦合諧振方式，激光方式和微波方式可以實現能量千米級的距離傳輸，而電磁感應耦合方式只能實現能量厘米級的距離傳輸，磁耦合諧振技術則可以實現米級范圍內的能量傳輸，利用超聲波方式和電場耦合方式目前多用于小功率(毫瓦～瓦)的傳輸。因此，綜合考慮技術實現便利性、功率規模、傳能距離等因素，磁耦合諧振技術具有更廣闊的應用前景。雙向無線電能傳輸技術在單向無線電能傳輸技術的基礎上發展而來，在系統兩側存在對稱的電源，通過對雙向無線電能傳輸系統中的參數控制，可以改變“源”與“荷”之間的功率流向。因此，雙向無線電能傳輸技術被廣泛地應用于電動汽車并網技術、智能電子設備無線充放電技術等技術領域，有效提高系統兩側能量單元的互動性，增強能源利用率，實現對電網的“削峰填谷”，并進一步提高應用系統用電的穩定性、靈活性和安全性。在這些應用場合中，雙向無線電能傳輸系統往往作為雙向無線充放電系統存在。

在雙向無線充放電系統使用過程中，元件參數可能由于線路老化問題、參數溫度漂移、參數時間漂移等情況發生變化，系統諧振網絡將失去諧振狀態，并工作于感性或容性失諧狀態下，這極大地影響了系統的工作狀態，影響了系統的工作效率，且為系統雙邊在無通信條件下的相位同步增加困難。因此，在系統發生單側失諧的情況下，準確判斷系統的失諧狀態和失諧位置是保證系統工作于優秀諧振性能下的前提，為系統后續控制環路和控制器的設計提供基礎。綜上所述，適用于無線充放電系統的諧振判斷方法對于系統穩定性、可控性的保證具有重要意義，對此項技術在各項應用中的推廣具有實際意義。

發明內容

本發明正是針對現有技術中存在的問題，提供一種雙向無線充放電系統對稱判諧電路設計與雙邊諧振判斷方法，其引入了一種新的諧振判斷電路，根據電路中探測電阻電流與雙側逆變器的輸出電壓之間的相位差組合，即可判斷系統的失諧狀態與失諧位置，為后續系統的諧振補償提供準確指導。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下，一種雙向無線充放電系統對稱判諧電路設計與雙邊諧振判斷方法，所述系統包括電路結構完全相同的兩個部分，分別為原邊系統和副邊系統，兩個系統的變換器出口端均并聯由采樣電阻和控制開關串聯的探測支路，并包含諧振補償網絡、直流電源和高頻逆變器等結構；諧振判斷方法為控制兩側電源與探測支路對稱通斷，通過比較流過副邊探測電阻的電流與對應側電源的相位差，即可確定系統的失諧位置與失諧狀態，具體包括如下步驟：