[發(fā)明專利]一種無線電能傳輸系統(tǒng)的雙頻率控制方法

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• 申請日: 2021-11-30
• 公開（公告）號: CN114928248A
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 湯雨;王鴻昌;高亞虎
• 申請（專利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02J50/12;H02M1/088
• 代理公司: 濟南市新圖新夏天專利代理事務(wù)所(普通合伙) 37330
• 代理人: 張偉彥

本發(fā)明公開了一種無線電能傳輸系統(tǒng)的雙頻率控制方法，包括如下步驟：S1、逆變電路的開關(guān)管將會涉及兩個脈沖信號，工作脈沖F₁和控制脈沖F₂，工作脈沖F₁的頻率為f₁，控制脈沖F₂頻率為f₂，S2、工作頻率的計算，工作脈沖F₁的頻率f₁與諧振電路中固有的諧振頻率f₀相同；S3、對控制頻率F₂占空比d進行負(fù)載兩端電壓調(diào)節(jié)：S4、利用控制頻率F₂對工作脈沖F₁進行調(diào)制，將調(diào)制好的四個驅(qū)動信號對逆變電路的四個開關(guān)管進行驅(qū)動，使負(fù)載在穩(wěn)定的電壓下運行。本發(fā)明降低逆變電路開關(guān)管的平均開關(guān)頻率和開關(guān)損耗，延長逆變電路開關(guān)管的使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及以磁耦合的方式將電能轉(zhuǎn)化成磁場，傳輸后在接收側(cè)轉(zhuǎn)化成電能的無線傳能技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無線電能傳輸系統(tǒng)的雙頻率控制方法。

背景技術(shù)

無線電能傳輸一直是人類的夢想，通過無線電能傳輸可以使用電設(shè)備擺脫線纜的束縛，從而避免了電纜連接點易受損害從而導(dǎo)致的安全性低、可靠性下降的缺點，尤其在水下、潮濕等特殊工作環(huán)境。無線電能傳輸可以使充電過程變得簡單、安全、靈活、高效，促進了大量新型應(yīng)用技術(shù)的產(chǎn)生，如電動汽車的無線充電、醫(yī)療設(shè)備的非接觸式充電、家用電器的非接觸式充電等。

雖然無線電能傳輸有著諸多優(yōu)點，但同樣存在一些問題。在這些實際的工業(yè)商業(yè)產(chǎn)品應(yīng)用中，往往要求精確的電壓輸出。目前無線電能傳輸系統(tǒng)中通常使用的調(diào)壓策略有移相控制策略、DC/DC變換器、PDM控制策略等。上述策略為了提供精確的輸出電壓往往提高了硬件電路的復(fù)雜性或者調(diào)制策略的復(fù)雜性，降低了系統(tǒng)效率以及無線電能傳輸?shù)男省榱丝s小無線充電器所占體積，工作頻率不斷上升，對逆變電路開關(guān)管的可靠性和壽命也提出了更高的要求。

因此，本發(fā)明提出一種無線電能傳輸系統(tǒng)的雙頻率控制方法，實現(xiàn)負(fù)載電壓調(diào)節(jié)和大范圍負(fù)載功率的高效運行，同時降低逆變電路開關(guān)管的平均開關(guān)頻率和開關(guān)損耗，延長逆變電路開關(guān)管的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出的一種無線電能傳輸系統(tǒng)的雙頻率控制方法，通過改變控制頻率的占空比即可實現(xiàn)負(fù)載輸出電壓的調(diào)節(jié)，使得無線電能傳輸系統(tǒng)可以在不使用DC/DC變換器的情況下實現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)和大范圍負(fù)載功率的高效運行，降低逆變電路開關(guān)管的平均開關(guān)頻率和開關(guān)損耗，延長逆變電路開關(guān)管的使用壽命。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種無線電能傳輸系統(tǒng)的雙頻率控制方法，包括如下步驟：

S1、逆變電路的開關(guān)管將會涉及兩個脈沖信號，工作脈沖F₁和控制脈沖F₂，工作脈沖F₁的頻率為f₁，控制脈沖F₂頻率為f₂，

S2、工作頻率的計算，工作脈沖F₁的頻率f₁與諧振電路中固有的諧振頻率f₀相同；

S3、利用下式對控制頻率F₂占空比d進行負(fù)載兩端電壓調(diào)節(jié)：