[發(fā)明專利]用于無線電能傳輸系統(tǒng)阻抗匹配的降壓轉換器及其控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110033948.7
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112886816A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)明（設計）人: 趙中陽;劉雯;朱昱豪
• 申請（專利權）人: 西交利物浦大學
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158;H02J50/12;H02J50/70;H02J7/10
• 代理公司: 蘇州謹和知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32295
• 代理人: 葉棟

本申請公開了一種用于無線電能傳輸系統(tǒng)阻抗匹配的降壓轉換器及其控制方法，涉及電路控制領域。該用于無線電能傳輸系統(tǒng)阻抗匹配的降壓轉換器包括續(xù)流電容、Buck電路、輸入電流檢測電路、輸入電壓檢測電路、開關控制電路；輸入電流檢測電路用于獲取無線電能傳輸系統(tǒng)接收端的輸入電流；輸入電壓檢測電路用于獲取無線電能傳輸系統(tǒng)接收端的輸入電壓；開關控制電路用于根據(jù)輸入電流、輸入電壓、無線電能傳輸系統(tǒng)的最大傳輸效率對應的最優(yōu)負載值輸出開關控制信號，開關控制信號用于控制Buck電路中的開關器件；解決了目前無線電能傳輸系統(tǒng)的傳輸效率不高的問題，保證電源端的最大輸出功率，提高無線電能傳輸系統(tǒng)的傳輸效率。

技術領域

本申請涉及電路控制領域，具體涉及一種用于無線電能傳輸系統(tǒng)阻抗匹配的降壓轉換器及其控制方法。

背景技術

隨著電動汽車充電技術的不斷發(fā)展，磁耦合諧振式無線電能傳輸技術(MagneticResonance Coupling Wirless Power Transfer,MCR-WPT)受到國內外越來越多的關注和研究。在目前MCR-WPT系統(tǒng)中，系統(tǒng)傳輸效率會隨著系統(tǒng)線圈傳輸距離變化或電動汽車電池在充放電過程中端阻抗變化而變化，因此，電池吸收的功率也會大大損耗。

目前，用于MCP-WPT系統(tǒng)的直流/直流(DC/DC)匹配網(wǎng)絡主要由級聯(lián)boost-buck結構實現(xiàn),如圖1所示。Boost電路和buck電路分別由2個開關管控制。由于開關電源的半導體開關、磁性元件和布線等的寄生電阻及開關操作都會產生損耗，多級結構級聯(lián)的DC/DC匹配網(wǎng)絡無法提升MCP-WPT系統(tǒng)的傳輸效率。

發(fā)明內容

本申請的目的在于提供一種用于無線電能傳輸系統(tǒng)阻抗匹配的降壓轉換器及其控制方法，來維持無線電能傳輸系統(tǒng)的阻抗匹配狀態(tài)，提升無線電能傳輸系統(tǒng)的傳輸效率。

為達到上述目的，本申請?zhí)峁┤缦录夹g方案：

第一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N用于無線電能傳輸系統(tǒng)阻抗匹配的降壓轉換器，包括續(xù)流電容、Buck電路、輸入電流檢測電路、輸入電壓檢測電路、開關控制電路；

續(xù)流電容與無線電能傳輸系統(tǒng)連接，續(xù)流電容與Buck電路的輸入端連接，Buck電路的輸出端與可變負載連接；

輸入電流檢測電路，用于獲取無線電能傳輸系統(tǒng)接收端的輸入電流；

輸入電壓檢測電路，用于獲取無線電能傳輸系統(tǒng)接收端的輸入電壓；

開關控制電路，用于根據(jù)輸入電流、輸入電壓、無線電能傳輸系統(tǒng)的最大傳輸效率對應的最優(yōu)負載值輸出開關控制信號，開關控制信號用于控制Buck電路中的開關器件。

進一步地，開關控制電路包括放大電路、作差電路、PI調節(jié)電路、基礎波電路、比較電路；

放大電路，用于獲取輸入電流，并將輸入電流方法預定倍數(shù)，預定倍數(shù)為無線電能傳輸系統(tǒng)的最大傳輸效率對應的最優(yōu)負載值；

作差電路，用于獲取輸入電壓和放大后的輸入電流，并獲取輸入電壓與放大后的輸入電流的差值信號；

PI調節(jié)電路，用于獲取差值信號并進行PI調節(jié)；

基礎波電路，用于提供基礎波信號；

比較電路，用于比較基礎波信號和經(jīng)過PI調節(jié)的差值信號，并根據(jù)比較結果輸出開關控制信號。

進一步地，基礎波信號為三角波信號。

進一步地，其特征在于，開關控制信號為PWM信號。

第二方面，本申請?zhí)峁┝艘环N用于無線電能傳輸系統(tǒng)阻抗匹配的降壓轉換器的控制方法，應用于如第一方面所示的用于無線電能傳輸系統(tǒng)阻抗匹配的降壓轉換器中，該方法包括：

通過Buck電路提供負載電壓，負載電壓為可變負載充電；