[發(fā)明專利]無線電能傳輸系統及其移相鍵控通信前饋補償方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110442865.3
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113141062B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發(fā)明（設計）人: 王呈軒;李弘昌;樊艷芳;高偉鵬
• 申請（專利權）人: 新疆大學
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02M7/219
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 賀小停

1.無線電能傳輸系統的移相鍵控通信前饋補償方法，其特征在于，基于無線電能傳輸系統，所述系統包括：

直流電源、逆變器、發(fā)射側LC諧振單元、接收側LC諧振單元、整流器、負載、發(fā)射側通信及控制電路和接收側通信及控制電路，二者的通信及控制電路分別在兩個FPGA板上實現；直流電源通過逆變器連接發(fā)射側LC諧振單元；接收側LC諧振單元通過整流器連接負載；負載的輸出電壓經PI調節(jié)器連接接收側PDM控制器，發(fā)射側PDM控制器連接逆變器，接收側脈沖密度調制器連接整流器；

發(fā)射側通信及控制電路包括脈沖信號、PDM控制器、頻率解調器、鑒相器和鎖相環(huán)；脈沖信號輸入到PDM控制器，鎖相環(huán)、鑒相器和頻率調節(jié)器依次連接，頻率調節(jié)器連接到PDM控制器，PDM控制器連接逆變器；

接收側通信及控制電路包括PI調節(jié)器、前饋控制器、PDM控制器、頻率調制器、移相器和鎖相環(huán)；PI調節(jié)器通過前饋控制器連接到PDM控制器，頻率調制器通過移相器連接到PDM控制器，鎖相環(huán)連接移相器；

包括以下步驟：

S1：直流電源V_in向系統供電，逆變器將直流電轉換為交流電，產生諧振電流i₁，經過磁耦合諧振，感應出電流i₂，經過整流器將交流電轉換為負載所需的直流電V_o；

S2：V_o經過數模轉化器進入PI調節(jié)器，與預設的參考電壓比較，PI調節(jié)器輸出一個控制量，即脈沖密度信號d₂；

S3：將脈沖密度信號d₂送入接收側的頻率調制器，得到一個調制信號：相位角α₂；將提取的諧振電流i₂經過接收側過零比較器與鎖相環(huán)，得到一個和它同頻率同相位的脈沖信號p₂，再通過移相器將其移相α₂得到脈沖密度信號c₂；

S4：諧振電流i₁經過發(fā)射側過零比較器與鎖相環(huán)，得到脈沖信號p₁；c₁是系統產生的一個脈沖信號，其頻率與系統諧振頻率一致；將p₁和c₁送入鑒相器，得到二者的相位差α₁，將其送入頻率解調器，解調過程與S3中的調制過程是完全可逆的，得到脈沖密度信號d₁；

S5：將所得脈沖密度信號d₁與c₁送入發(fā)射側的PDM控制器，產生相應的驅動信號V_gs-S1-4控制逆變器，實現WPT系統中移相鍵控通信的目的；

S6：與此同時，將脈沖密度信號d₂輸入至前饋控制器，通過計算得到新的輸入信號d₂‘；

S7：將所得脈沖密度信號c₂和d₂‘送入接收側的PDM控制器，產生相應的驅動信號V_gs-S5-8控制整流器，達到提高輸出電壓穩(wěn)定性的目的。

2.根據權利要求1所述的無線電能傳輸系統的移相鍵控通信前饋補償方法，其特征在于，鎖相環(huán)連接到發(fā)射側LC諧振單元。

3.根據權利要求1所述的無線電能傳輸系統的移相鍵控通信前饋補償方法，其特征在于，負載通過模數轉換器和PI調節(jié)器連接，鎖相環(huán)連接到接收側LC諧振單元。

4.根據權利要求1所述的無線電能傳輸系統的移相鍵控通信前饋補償方法，其特征在于，提取的發(fā)射側LC諧振單元的電流和發(fā)射側鎖相環(huán)之間，以及提取的接收側LC諧振單元的電流和接收側鎖相環(huán)之間均連接有過零比較器。

5.根據權利要求1所述的無線電能傳輸系統的移相鍵控通信前饋補償方法，其特征在于，發(fā)射側LC諧振單元和接收側LC諧振單元均包括自感線圈、等效串聯電阻和諧振電容；諧振電容、自感線圈和等效串聯電阻依次串聯。