[發明專利]電力變換器電路的控制方法

有效

• 申請號: 202010932466.0
• 申請日: 2020-09-08
• 公開（公告）號: CN111799897B
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 李建廷
• 申請（專利權）人: 飛頻科技(上海)有限公司
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02M3/335
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 熊風

電力變換器電路的控制方法中，采用原邊獨立控制和副邊獨立控制的方式，來解決實時信息交互中無線通信的長時延等引起的控制穩定性和可靠性問題、及避免多級電路造成低電能轉換效率和低功率密度問題。對于原邊發射電路，控制逆變器的移相角α和原邊動態補償相位角δ，從而調解功率傳輸并適應耦合系數的變化。對于副邊接收電路，控制整流器的移相角β和整流器的輸入電壓與輸入電流的相位差φ，使等效負載電阻匹配最優負載電阻，并控制副邊動態補償相位角ρ，使諧振網絡電抗抵消等效負載電抗，副邊阻抗的電抗為零。通過諧振網絡的原邊動態補償相位角δ及副邊動態補償相位角ρ，分別調整原邊諧振電容和副邊諧振電容，抵消線圈間相對距離及偏移的擾動。

技術領域

本發明涉及電力變換器技術，尤其涉及一種電力變換器電路的控制方法。

背景技術

隨著手機無線充電等小功率無線電能傳輸技術的廣泛應用，無線電能傳輸技術在中大功率等級方面的應用也在深入研究和積極嘗試中。然而，現有的無線電能傳輸技術仍然面臨著能量傳輸的低效率、短距離、較差的耐偏移性等關鍵技術瓶頸。

為了提高能量傳輸距離和效率，提出了對電力變換器電路中的原邊線圈和副邊線圈分別增加諧振補償網絡以構成磁諧振的技術。然而，在現有的諧振補償網絡中，復合補償網絡LCC諧振拓撲電路中的補償電感感量與線圈感量相近，且逆變電流流經該補償電感，導致大量損耗。此外，功率電感龐大的體積降低了系統的功率密度。

在系統電路拓撲結構上，一般采用兩級DC/DC電路結構，在原邊發射電路側追加DC/DC控制逆變直流輸入電壓，或者，在副邊接收電路側追加DC/DC控制輸出及阻抗匹配，兩級電路結構雖然增加了控制自由度，但也增加了變換器的功率損耗，嚴重降低了電能轉換效率。

發明內容

發明所要解決的技術問題

電力變換器電路中，基于串聯-串聯型諧振網絡的動態補償，利用多控制自由度的無線電能傳輸單級電路拓撲結構，可解決多級DC/DC電路低效率、阻抗匹配和低功率密度的問題。

然而，在現有的電力變換器電路的控制方法中，原副邊并非獨立控制，存在實時信息交互中無線通信的長時延等引起的控制穩定性和可靠性問題。而且，為了實現傳輸功率、傳輸效率、傳輸距離、耐偏移性、器件特性等多目標的優化，如何進行多個控制自由度的協同控制顯得尤為重要。

解決技術問題的技術方案

本發明是為了解決上述課題而完成的，本發明的第一方面在于，提供一種電力變換器電路的控制方法，該電力變換器電路包括直流電源、逆變器、原邊可變電容、原邊線圈、副邊線圈、副邊可變電容、整流器及負載，

所述原邊可變電容和所述原邊線圈串聯連接而構成原邊諧振補償網絡，

所述副邊可變電容和所述副邊線圈串聯連接而構成副邊諧振補償網絡，

所述直流電源、所述逆變器及所述原邊諧振補償網絡依次連接而構成原邊發射電路，所述副邊諧振補償網絡、所述整流器及所述負載依次連接而構成副邊接收電路，

所述原邊可變電容包括第一諧振電容、第一調制電容及第一動態補償開關，所述第一調制電容與所述第一動態補償開關串聯連接后與所述第一諧振電容并聯連接，

所述副邊可變電容包括第二諧振電容、第二調制電容及第二動態補償開關，所述第二調制電容與所述第二動態補償開關串聯連接后與所述第二諧振電容并聯連接，

所述電力變換器電路的控制方法用于對原邊發射電路進行控制，其特征在于，

通過互感識別得出所述原邊線圈與所述副邊線圈之間的耦合系數k，設參數x＝k/kmax，kmax為最大耦合系數，利用公式計算所述逆變器的移相角α，利用逆變PWM模塊產生移相角為2α的PWM信號以驅動所述逆變器，