[發(fā)明專利]一種無線充電高頻電流采樣系統(tǒng)及其采樣方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010670644.7
• 申請日: 2020-07-13
• 公開（公告）號: CN111830318B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋凱;張子明;姜金海;梁策;張航;逯仁貴;朱春波
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25;G01R19/02;G05B19/042
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 張宏威

本發(fā)明是一種無線充電高頻電流采樣系統(tǒng)及其采樣方法。本發(fā)明屬于無線電能傳輸技術(shù)領(lǐng)域，所述系統(tǒng)包括：DSP處理器、電流互感器、輸入采集模塊、偏置與信號放大模塊和電壓跟隨模塊；通過電流互感器采集電路中的高頻交流電流，偏置與信號放大模塊對輸入信號進行放大，放大后的信號輸入至電壓跟隨模塊中，起到緩沖作用，將緩沖后的信號再次輸入至輸入采集電路中，由輸入采集模塊輸入至DSP處理器中完成電流硬件采樣；所述輸入采集模塊輸出量輸入至DSP處理器中的ADC模塊進行電流采樣，經(jīng)電流采樣處理后輸入至DSP處理器中，進行高頻電流采樣。本專利提出的方法具有精度高、速度快、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線電能傳輸技術(shù)領(lǐng)域，是一種無線充電高頻電流采樣系統(tǒng)及其采樣方法。

背景技術(shù)

如今，無線充電技術(shù)發(fā)展迅速。無線充電技術(shù)使工作設(shè)備在移動時脫離了導(dǎo)線的束縛，避免了導(dǎo)線的發(fā)熱、老化以及人們的意外觸電等問題，不僅運行安全可靠，而且可以應(yīng)用于許多受限于導(dǎo)線存在而無法實現(xiàn)電能傳輸?shù)膱龊希珉妱悠嚒⒅踩胧结t(yī)療電子設(shè)備、工業(yè)機器人、水下探測設(shè)備、家用電子設(shè)備等。無線充電技術(shù)的出現(xiàn)給人們生產(chǎn)、生活帶來了極大的便利。在無線充電技術(shù)領(lǐng)域，為了實現(xiàn)輸出恒流控制，通常需要采集系統(tǒng)中的高頻電流，將高頻電流轉(zhuǎn)化為有效值電壓后輸入至MCU中進行后續(xù)的控制。由此可知，高頻電流的采集時間影響MCU的分析速度，從而影響輸出恒流的響應(yīng)時間，使得響應(yīng)時間變長而無法滿足相應(yīng)技術(shù)要求。如何縮短輸出高頻電流有效值的采集時間，一直是行業(yè)研究的問題。然而在傳統(tǒng)技術(shù)中，要想保證較快的采集速度，會增加總體設(shè)計的復(fù)雜度，并且需要高昂的成本。

現(xiàn)有技術(shù)公開了一種高頻電流局部放電信號采集傳感器，可以采集微小信號的高頻電流局部放電信號，在線圈上感應(yīng)出電壓電流，電壓電流經(jīng)過電阻將電流轉(zhuǎn)換為電壓。該裝置的運算處理量較大，采樣時間較長，采集速度慢。

現(xiàn)有技術(shù)公開了一種無刷電機高頻電流采集模塊，該專利采用散熱裝置將采集高頻電流時產(chǎn)生的大量熱量有效地散失，從而保護元器件，但這種方法并未考慮高頻電流的采集速度以及采集精度。實際上該專利高頻電流的采集速度較慢而且采集精度一般。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為實現(xiàn)快速高頻電流采樣，本發(fā)明提供了一種無線充電高頻電流采樣系統(tǒng)及其采樣方法，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

一種無線充電高頻電流采樣系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：DSP處理器、電流互感器、輸入采集模塊、偏置與信號放大模塊和電壓跟隨模塊；

所述DSP處理器控制信號數(shù)據(jù)信號輸入端連接輸入采集模塊數(shù)據(jù)信號輸出端，所述電流互感器數(shù)據(jù)信號輸出端連接輸入采集模塊數(shù)據(jù)信號輸入端，所述輸入采集模塊控制信號輸出端連接偏置與信號放大模塊的控制信號輸入端，所述偏置與信號放大模塊控制信號輸出端連接電壓跟隨模塊的控制信號輸入端，所述電壓跟隨模塊的數(shù)據(jù)信號輸出端連接輸入采集模塊。

優(yōu)選地，所述電壓跟隨模塊采用OPA340,所述偏置與信號放大模塊采用INA128。

一種無線充電高頻電流采樣方法，包括以下步驟：

步驟1：通過電流互感器采集電路中的交流電流，經(jīng)過輸入采集模塊進行限幅和低通濾波后輸入至偏置與信號放大模塊；

步驟2：偏置與信號放大模塊對輸入信號進行放大，放大后輸入至電壓跟隨模塊進行信號調(diào)理；

步驟3：將采集信號再次輸入至輸入采集電路中，由輸入采集模塊輸入至DSP處理器中完成電流硬件采樣；

步驟4：所述輸入采集模塊輸出量輸入至DSP處理器中的ADC模塊進行電流采樣，經(jīng)電流采樣處理后輸入至DSP處理器中，進行輸出恒流控制。