无线电能传输系统浪涌抑制电路及方法
【专利摘要】本发明提供无线电能传输系统浪涌抑制电路及方法，其中浪涌抑制电路包括副边谐振网络、整流电路、马达，整流电路与马达中间设置有控制电路、采样电路与储能元件；所述采样电路并联设置于储能元件的两端，用于对储能元件的电信号进行采样，并输出至控制电路；储能元件与马达并联设置；在储能元件与马达之间、副边谐振网络与马达的连接支路上设置开关；所述开关与控制电路连接，由控制电路控制其开合。本发明将该电压反馈控制电路引入无线电能系统副边电路中，并采用储能元件充放电的方式对马达端电压进行补偿，解决堵转问题，维持马达的正常运转。
【专利说明】无线电能传输系统浪涌抑制电路及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线充电【技术领域】，具体地说，涉及一种无线电能传输系统浪涌抑制电路及方法。
【背景技术】
[0002]传统家电中的马达类电器，如搅拌机，其工作过程中的负载功率是变化的。以搅拌机产品为例，其负载功率变化主要体现在两个方面。其一，搅拌机启动瞬时功率较大，易产生大的电流，随后逐渐减小并稳定在额定功率；其二，随着搅拌物的搅拌容量、大小、硬度的不同，搅拌机搅拌时的负载功率也不尽相同，在电路中易发生浪涌现象，即负载功率瞬间变大导致电路中出现电压或电流波动，由此可产生的问题是:
一、马达类产品产生瞬时浪涌电流，使电路中的元器件损坏，并对电网产生不良影响；
二、瞬时增大的功率负载的需求必然在马达中产生大的电流，长时间工作易导致马达过热烧坏；如果电网不能提供足够的能量，马达端电压被拉低易导致堵转，甚至造成马达损坏；
三、在无线电能传输系统中，副边电路拾取电压大小与负载功率大小成反比关系，即负载功率越大，副边电路拾取电压越小，反之则副边电路拾取电压越大。当电器负载功率瞬时增大或波动较大时，马达端电压不足以维持马达的正常转动，导致堵转现象的产生，使产品无法正常工作。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种应用于无线电能传输系统的浪涌抑制方法，解决如上述马达启动产生的浪涌电流及马达堵转问题。其具体的技术方案如下:
无线电能传输系统浪涌抑制电路，包括副边谐振网络、整流电路、马达，其特征在于:整流电路与马达中间设置有控制电路、采样电路与储能元件；所述采样电路并联设置于储能元件的两端，用于对储能元件的电信号进行采样，并输出至控制电路；储能元件与马达并联设置；在储能元件与马达之间、副边谐振网络与马达的连接支路上设置开关；所述开关与控制电路连接，由控制电路控制其开合。
[0004]作为改进，所述储能元件为电解电容。
[0005]进一步地，所述开关为MOS管。
[0006]无线电能传输系统浪涌抑制方法，包括以下步骤:
A:设置储能元件端电压的阈值，低阈值记为UL,高阈值记为UH ；
B:闭合开关，电路进行工作；
C:采样电路连续采样储能元件的电压信号UC，并输出至控制电路；
D:控制电路对UC与UL进行比较，当UC小于阈值电压UL时，控制电路控制开关将马达断开，此时副边谐振网络对储能元件开始充电；当充电至储能元件端电压UC大于或等于阈值电压UH时，控制电路控制开关将马达接入副边电路，此时由副边谐振网络与储能元件一同向马达供给能量，维持马达运转；
E:当储能元件放电至其端电压UC小于阈值电压UL时，开关再将马达断开，储能元件再次被充电，
F:重复步骤C至E，储能元件循环充放电，直到储能元件端电压UC大于UL并趋于稳定。
[0007]进一步地，在步骤A中，在进行UH与UL设置时，具有以下条件:
(1)UH>UL，且UL应大于马达的启动电压；
(2)控制电路在(UL，UH)电压区间内能够正常工作。
[0008]本发明提供的无线电能传输系统浪涌抑制电路及方法，具有以下优点:
第一:在无线电能系统副边电路引入电压反馈控制电路，采用储能元件放电的方式对马达端电压进行补偿，解决堵转问题，在负载功率突然增大或出现波动的情况下，维持马达的正常运转，提高了整个系统的稳定性；
第二:低阈值记为UL、高阈值记为UH的设置及设计控制算法的设计既保证了储能元件充放电的正常进行，又实现对马达电压进行连续补偿，直至其端电压高于UL并趋于稳定。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为本发明无线电能传输系统浪涌抑制电路框图；
图2为本发明无线电能传输系统浪涌抑制电路控制流程图。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图及本发明的实施例对本发明的无线电能传输系统浪涌抑制电路及方法作进一步详细的说明。
[0011]从图1可以看出，其为基于无线电能传输技术的马达类电器的副边电路部分，包括副边谐振网络、整流电路、采样电路、控制电路、开关、储能元件及马达等部分。其中储能元件优选为大容量电解电容，开关优选为MOS管。副边谐振网络从无线电能传输系统的原边电路以电磁形式拾取高频交流电能，经整流电路及储能元件后变为平滑直流电能供给马达。采样电路采样储能元件上的电信号，此采样信号为电压信号。经过控制电路的处理，控制开关的闭合和断开，由此控制马达的接入和断开及储能元件的充放电。当开关断开时，马达从副边电路中断开，副边电路负载变小，副边谐振网络对储能元件进行充电。当开关闭合时，马达接入副边电路，此时副边谐振网络和储能元件一同向马达供给电能，维持马达正常运转。
[0012]下面结合图2对本发明无线电能传输系统浪涌抑制电路控制流程作进一步说明，从图2中可以看出，采样电路采样的储能元件端电压UC小于阈值电压UL时，开关将马达断开，此时副边谐振网络对储能元件开始充电。当充电至储能元件端电压UC大于或等于阈值电压UH时，开关将马达接入副边电路，此时由副边谐振网络与储能元件一同向马达供给能量，维持马达运转。当储能元件放电至其端电压UC小于阈值电压UL时，开关再将马达断开，储能元件再次被充电，马达此时由于惯性进行转动。由此使储能元件循环充放电，直到储能兀件〗而电压UC大于UL并趋于稳定。
[0013]阈值电压UH和UL的选取应注意:
(1)UH>UL，且UL应大于马达的启动电压； (2)控制电路在(UL，UH)电压区间内能够正常工作；
(3)根据充放电时间来选取储能元件。充放电时间过长马达会产生旋转的卡顿现象，充放电时间过短，储能元件不能提供足够能量维持马达正常运行。以选取电解电容作为储能元件为例，可根据公式估算电解电容的充电时间:t=R*C*ln[ (U-UL)/(U-UH)]，其中，R为开关断开后电路的等效电阻，C为电解电容容量，U为开关断开后电路稳定状态下电解电容最终充电电压。通过实验方法最终确定理想的电压阈值UH和UL。
【权利要求】
1.无线电能传输系统浪涌抑制电路，包括副边谐振网络、整流电路、马达，其特征在于:整流电路与马达中间设置有控制电路、采样电路与储能元件；所述采样电路并联设置于储能元件的两端，用于对储能元件的电信号进行采样，并输出至控制电路；储能元件与马达并联设置；在储能元件与马达之间、副边谐振网络与马达的连接支路上设置开关；所述开关与控制电路连接，由控制电路控制其开合。
2.根据权利要求1所述的无线电能传输系统浪涌抑制电路，其特征在于:所述储能元件为电解电容。
3.根据权利要求1所述的无线电能传输系统浪涌抑制电路，其特征在于:所述开关为MOS 管。
4.无线电能传输系统浪涌抑制方法，其特征在于:包括以下步骤: A:设置储能元件端电压的阈值，低阈值记为UL,高阈值记为UH ； B:闭合开关，电路进行工作； C:采样电路连续采样储能元件的电压信号UC，并输出至控制电路； D:控制电路对UC与UL进行比较，当UC小于阈值电压UL时，控制电路控制开关将马达断开，此时副边谐振网络对储能元件开始充电；当充电至储能元件端电压UC大于或等于阈值电压UH时，控制电路控制开关将马达接入副边电路，此时由副边谐振网络与储能元件一同向马达供给能量，维持马达运转； E:当储能元件放电至其端电压UC小于阈值电压UL时，开关再将马达断开，储能元件再次被充电， F:重复步骤C至E，储能元件循环充放电，直到储能元件端电压UC大于UL并趋于稳定。
5.根据权利要求4所述的无线电能传输系统浪涌抑制方法，其特征在于:步骤A中，在进行UH与UL设置时，具有以下条件: (1)UH>UL，且UL应大于马达的启动电压； (2)控制电路在(UL，UH)电压区间内能够正常工作。
【文档编号】H02H9/04GK104242287SQ201410477136
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月18日 优先权日:2014年9月18日
【发明者】娄兵兵, 龙海岸, 孙伟 申请人:青岛众海汇智能源科技有限责任公司