[發明專利]一種無線充電系統及其逆變器的零電壓開關控制方法

有效

• 申請號: 202010745219.X
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN111697799B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 包日南;馬邦華;馬應富;戰張磊
• 申請（專利權）人: 中惠創智（深圳）無線供電技術有限公司
• 主分類號: H02M1/08
• 分類號: H02M1/08;H02M1/088;H02M7/523;H02J50/12
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 劉翠香

本申請公開了一種無線充電系統及其逆變器的零電壓開關控制方法，該無線充電系統的發射端電路包括逆變器、第一LCC補償模塊和發射線圈；接收端電路包括接收線圈、第二LCC補償模塊和整流器；該方法包括：確定發射端電路和接收端電路的諧振頻率；調節第一LCC補償模塊或第二LCC補償模塊的元器件參數，使調整后的元器件參數與諧振頻率滿足預設數值關系式；預設數值關系式能夠令逆變輸出電流的相位滯后于逆變輸出電壓；生成并發送脈沖控制信號至逆變器中的各開關管，使各開關管以零電壓開關狀態工作。本申請通過調整發射端電路或接收端電路中LCC補償模塊的元器件參數，即可實現較低開關損耗的零電壓開關控制方式。

技術領域

本申請涉及無線充電技術領域，特別涉及一種無線充電系統及其逆變器的零電壓開關控制方法。

背景技術

近年來，隨著電力電子技術的發展以及電子器件成本的降低，無線充電系統變得更加經濟，因而帶來更大的商用價值。

目前的無線充電系統中可采用LCC補償模塊，逆變器只提供負載所需的有功功率。當原邊線圈設計完畢時，線圈的額定電流就確定了，初級側線圈中的電流可以保持恒定，與負載條件無關。在諧振時，為降低損耗，逆變器中的開關管開通或關斷時多工作在零電流開關狀態(Zero Current Switch，ZCS)。然而對于含有MOSFET的逆變器來說，零電流開關狀態并不是一個理想的軟開關狀態。為了進一步減小開關損耗，最好可以使器件開通或關斷都工作在零電壓開關狀態(Zero Voltage Switch，ZVS)：在關斷過程中，寄生輸出電容使MOSFET兩端的電壓接近于零，因此，關斷損耗非常?。辉陂_通過程中，零電壓開關狀態可以防止體二極管反向恢復和寄生輸出電容引起開關損耗。

鑒于此，如何實現對逆變器的零電壓開關狀態控制，已經是本領域技術人員所亟需關注的技術問題。

發明內容

本申請的目的在于提供一種無線充電系統及其逆變器的零電壓開關控制方法，以便高效地實現逆變器的零電壓開關的工作狀態。

為解決上述技術問題，第一方面，本申請公開了一種無線充電系統中逆變器的零電壓開關控制方法，所述無線充電系統的發射端電路包括所述逆變器、第一LCC補償模塊和發射線圈；所述無線充電系統的接收端電路包括接收線圈、第二LCC補償模塊和整流器；所述方法包括：

確定所述發射端電路和所述接收端電路的諧振頻率；

調節所述第一LCC補償模塊或者所述第二LCC補償模塊中的元器件參數，以使調整后的元器件參數與所述諧振頻率滿足預設數值關系式；所述預設數值關系式能夠令逆變輸出電流的相位滯后于逆變輸出電壓；

生成并發送脈沖控制信號至所述逆變器中的各開關管，以便各所述開關管以零電壓開關狀態工作。

可選地，所述第一LCC補償模塊包括發射端母線補償電感、發射端并聯補償電容、發射端串聯補償電容；

所述調節所述第一LCC補償模塊或者所述第二LCC補償模塊中的元器件參數，以使調整后的元器件參數與所述諧振頻率滿足預設數值關系，包括：

調節所述第一LCC補償模塊中的元器件參數，以使調整后的元器件參數與所述諧振頻率滿足第一預設數值關系式：

L_f1＞L_p-1/(ω²C_p)；

其中，ω為諧振頻率；L_f1為發射端母線補償電感；C_p為發射端串聯補償電容；L_p為發射線圈。

可選地，所述調節所述第一LCC補償模塊中的元器件參數，以使調整后的元器件參數與所述諧振頻率滿足第一預設數值關系，包括：

減小所述發射線圈的電感值和/或減小所述發射端串聯補償電容的容值，直至使所述第一預設數值關系式成立。