[發(fā)明專利]一種一對多無線電能傳輸系統(tǒng)及其控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111363809.7
• 申請日: 2021-11-17
• 公開（公告）號: CN114069886A
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁文;李可;原江楠
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02J50/40;H02J50/80
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 馬貴香

1.一種一對多無線電能傳輸系統(tǒng)，其特征在于，包括功率變換器(1)、原邊補(bǔ)償電路(2)、傳輸線圈(3)、副邊補(bǔ)償電路組(4)、整流電路(5)、數(shù)據(jù)傳輸模塊(9)、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊(8)和控制器(7)；功率變換器(1)、原邊補(bǔ)償電路(2)、傳輸線圈(3)、副邊補(bǔ)償電路組(4)和整流電路(5)依次連接，整流電路(5)連接有負(fù)載，負(fù)載通過數(shù)據(jù)傳輸模塊(9)連接無線數(shù)據(jù)傳輸模塊(8)，無線數(shù)據(jù)傳輸模塊(8)連接控制器(7)；控制器(7)輸出八路PWM信號，其中四路控制功率變換器(1)，另外四路控制原邊補(bǔ)償電路(2)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種一對多無線電能傳輸系統(tǒng)，其特征在于，功率變換器(1)包括四個功率開關(guān)器件(101)，四個功率開關(guān)器件(101)分為兩組并聯(lián)在外部電源上。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種一對多無線電能傳輸系統(tǒng)，其特征在于，原邊補(bǔ)償電路(2)包括一個電感組件(21)和兩個電容組件(22)；一個電感組件和兩個電容組件構(gòu)成的LCC結(jié)構(gòu)電路，LCC結(jié)構(gòu)電路連接在兩組功率開關(guān)器件上；電容組件(22)為開關(guān)電容電路。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種一對多無線電能傳輸系統(tǒng)，其特征在于，開關(guān)電容電路包括兩個功率開關(guān)器件和一個電容器件，兩個功率開關(guān)器件的源極相連，漏極分別與電容器件兩端相連。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種一對多無線電能傳輸系統(tǒng)，其特征在于，控制器(7)輸出八路PWM信號，其中四路分別控制構(gòu)成全橋逆變器的四個功率開關(guān)器件；另外四路分為兩組，分別控制兩組構(gòu)成開關(guān)電容的功率開關(guān)器件。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種一對多無線電能傳輸系統(tǒng)，其特征在于，傳輸線圈(3)包括發(fā)射線圈(31)和若干接收線圈(32)；發(fā)射線圈(31)連接在兩個電容組件(22)上，若干接收線圈(32)并排設(shè)置。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種一對多無線電能傳輸系統(tǒng)，其特征在于，副邊補(bǔ)償電路組(4)為S結(jié)構(gòu)補(bǔ)償電路，包括若干個副邊補(bǔ)償電路，每個副邊補(bǔ)償電路包括一個副邊電容組件(41)；每個副邊補(bǔ)償電路對應(yīng)一個接收線圈，不同接收線圈和其補(bǔ)償電路的電容器對應(yīng)的諧振頻率不同。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種一對多無線電能傳輸系統(tǒng)，其特征在于，整流電路(5)包括若干二極管整流橋和電容，二極管整流橋的個數(shù)和接收線圈個數(shù)相匹配，每個二極管整流橋后均并聯(lián)有電容，形成全橋不控整流。

9.一種一對多無線電能傳輸系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，基于權(quán)利要求1至8任意一項(xiàng)所述的一種一對多無線電能傳輸系統(tǒng)，包括以下步驟：

確定各個接收線圈的諧振頻率，控制器控制功率變換器工作在某一接收線圈的諧振頻率，同時控制器控制原邊補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)中的兩組開關(guān)電容使其等效電容值滿足特定阻抗要求，此時發(fā)射線圈與該接收線圈實(shí)現(xiàn)磁諧振耦合，實(shí)現(xiàn)電能的選擇性傳輸；

該接收線圈將接收到的交流電經(jīng)二極管全橋不控整流后變?yōu)橹绷麟姙樨?fù)載提供能量，無線數(shù)據(jù)傳輸模塊將采樣到的副邊直流輸出電壓傳送回原邊的控制器，控制器根據(jù)電壓反饋值調(diào)整輸出的PWM信號，使副邊直流輸出電壓跟隨控制器的電壓給定值，實(shí)現(xiàn)電壓閉環(huán)控制；

當(dāng)系統(tǒng)需要改變無線電能傳輸?shù)慕邮站€圈時，控制器將運(yùn)行頻率切換為目標(biāo)接收線圈的諧振頻率，同時開關(guān)電容的控制信號使等效電容值滿足特定阻抗要求，且使得發(fā)射線圈對不同接收線圈的電壓傳輸增益保持一致，實(shí)現(xiàn)無線電能傳輸目標(biāo)的切換。