基于并联逆变器的无线传能系统及其功率调节方法
【专利摘要】本发明公开了基于并联逆变器的无线传能系统及其功率调节方法，无线传能系统中的逆变器为第一、第二全桥逆变器的输出端并联构成的并联型逆变器；且在第一、第二全桥逆变器的输出端分别串接有电感值相等的电感一(L1)和电感二(L2)，第一、第二全桥逆变器的输入端还分别与直流电源一(E1)、直流电源二(E2)相连；直流电源一(E1)和直流电源二(E2)相互隔离且其输出电压幅值相等；所述的逆变器、电流传感器(IS)均和控制器相连的具体方式为：第一、第二全桥逆变器的控制端和电流传感器(IS)的输出端均与控制器(KS)相连。该系统传输的电能功率大，系统的复杂度低，可靠性强，效率高。
【专利说明】基于并联逆变器的无线传能系统及其功率调节方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线电能传输【技术领域】，尤其涉及无线传能系统及其功率调节方法。
【背景技术】
[0002] 无线电能传输技术应用到轨道交通列车、电动汽车等移动设备供电时，克服了传 统的有线电能传输技术容易碳积、产生接触火花、插接操作麻烦等缺陷，有效的提高了供电 的品质、安全性和可靠性，有着较高的使用价值。
[0003] 现有的无线电能传输系统的主要构成及工作过程为：工频的交流电经过整流器变 成直流，在控制器的控制下通过升降压直-直变换器变换成所需的电压，随后由高频逆变 器将直流电逆变成高频交流电，高频交流电流在发送线圈中流动产生高频交变的磁场；为 了使发送线圈中的高频交变磁场恒定和系统稳定的工作，通常在发送线圈与逆变器间串接 电流传感器，电流传感器将检测出的发送线圈的电流值传送给控制器，由控制器对升降压 直-直变换器的输出电压进行控制实现发送线圈电流值的反馈控制。接收端线圈感应到发 送端线圈产生的高频交变磁场，在接收线圈中感生出高频的交流电，接收线圈中的高频交 流电经过整流器整流成直流电，再逆变为负载所需（通常为工频）交流电，从而完成电能的 无线传输。其存在的问题是：1、通过升降压直-直变换器来调节逆变器输出电压的基波有 效值，实现功率的调节；而升降压直-直变换器结构复杂，增加了系统的复杂度，降低了系 统的可靠性和效率。2、受开关器件容量的限制，单个高频逆变器的功率有限，导致系统的输 出功率难以满足大功率电能传输（如对交通设备进行电能无线传输）的要求。并且，高频 逆变器通常为两电平单相全桥逆变器，其输出为正、负两电平交替（而非正弦波）的交流电 压，谐波含量高，后续的谐振电路虽能消除大部分的高次谐波，但无法完全消除系统中含量 多的低次谐波，容易导致发送端线圈电流畸变，影响系统的传输性能。
【发明内容】
[0004] 本发明的第一目的是提供一种基于并联逆变器的无线电能传输系统，该系统传输 的电能功率大，系统的复杂度低，可靠性强，效率高。
[0005] 本发明实现其第一发明目的所采用的技术方案是，一种无线电能传输系统，由接 收端、发送端两部分组成；其中，接收端包括依次串接的接收端线圈、接收端补偿电容和负 载；发送端包括依次串接的逆变器、电流传感器、发送端补偿电容和发送端线圈，逆变器、电 流传感器均和控制器相连，其特征在于：
[0006] 所述的逆变器为第一全桥逆变器输出端与第二全桥逆变器输出端并联构成的并 联型逆变器；且在第一全桥逆变器输出端和第二全桥逆变器输出端上分别串接有电感值相 等的电感一和电感二，第一全桥逆变器的输入端和第二全桥逆变器的输入端还分别与直流 电源一、直流电源二相连；直流电源一和直流电源二相互隔离且其输出电压幅值相等；
[0007] 所述的逆变器、电流传感器均和控制器相连的具体方式为：第一全桥逆变器的控 制端、第二全桥逆变器的控制端和电流传感器的输出端均与控制器相连。
[0008] 本发明的第二目的是提供一种使用上述的基于并联逆变器的无线电能传输系统 的功率调节方法，该方法能有效消除系统中的三次谐波，提高系统传输的电能质量，且可靠 的保证发送端的电流值的恒定，从而实现不同负载下逆变器输出功率的自动调节。
[0009] 本发明实现其第二发明目的所采用的技术方案是，一种使用上述的基于并联逆变 器的无线电能传输系统的功率调节方法，其步骤是：
[0010] A、控制器控制第一全桥逆变器及第二全桥逆变器的输出电压的当前弧度值
【权利要求】
1. 一种基于并联逆变器的无线传能系统，由接收端、发送端两部分组成；其中，接收端 包括依次串接的接收端线圈（Lr)、接收端补偿电容（Cr)和负载（RJ ;发送端包括依次串接 的逆变器、电流传感器（IS)、发送端补偿电容（Cs)和发送端线圈（Ls)，逆变器、电流传感器 (IS)均和控制器（KS)相连，其特征在于： 所述的逆变器为第一全桥逆变器（H1)输出端与第二全桥逆变器（H2)输出端并联构 成的并联型逆变器；且在第一全桥逆变器（H1)输出端和第二全桥逆变器（H2)输出端上分 别串接有电感值相等的电感一（L1)和电感二（L2)，第一全桥逆变器（H1)的输入端和第二 全桥逆变器（H2)的输入端还分别与直流电源一（E1)、直流电源二（E2)相连；直流电源一 (E1)和直流电源二（E2)相互隔离且其输出电压幅值相等； 所述的逆变器、电流传感器（IS)均和控制器（KS)相连的具体方式为：第一全桥逆变 器（H1)的控制端、第二全桥逆变器（H2)的控制端和电流传感器（IS)的输出端均与控制器 (KS)相连。
2. -种使用权利要求1所述的基于并联逆变器的无线电能传输系统的功率调节方法， 其步骤是： A、 控制器（KS)控制第一全桥逆变器（H1)及第二全桥逆变器（H2)的输出电压的当前 弧度值= + ;控制器（KS)控制第一全桥逆变器（HI)与第二全桥逆变器（H2)输出的电 压的当前相位差見 B、 控制器（KS)接收电流传感器（IS)测出的发送线圈（Ls)的电流有效值Is ;如果当前 的电流有效值Is值大于设定的电流有效值I。，转C步；否则，转D步； C、 控制器进入脉宽调节模式： 如果当前的电流有效值Is值大于设定的电流有效值I。，控制器（KS)调低第一全桥逆 变器（H1)及第二全桥逆变器（H2)的输出电压的下一时刻弧度值0 ' ^，使下一时刻弧度 值9 ' ^等于当前弧度值V减少一个弧度调节量A V; 如果当前的电流有效值Is值小于设定的电流有效值I。，且当前弧度值4 <￥，控制器 (KS)则调高第一全桥逆变器（H1)及第二全桥逆变器（H2)的输出电压的下一时刻弧度值 9 ' p使下一时刻弧度值9 ' ^等于当前弧度值V增加一个弧度调节量A V; 如果当前的电流有效值Is值小于设定的电流有效值I。，且当前弧度值色=￥，则转D [K 少； D、 控制器进入相位差调节模式： 如果当前的电流有效值Is值小于设定的电流有效值I。，控制器（KS)调低第一全桥逆 变器（H1)及第二全桥逆变器（H2)的输出电压的下一时刻相位差0 ' A，使下一时刻相位差 9 '八等于当前相位差9 &减少一个调节量d 0 A ; 如果当前的电流有效值Is值大于设定的电流有效值I。，且当前相位差A < f，控制器 (KS)则调高第一全桥逆变器（HI)及第二全桥逆变器（H2)的输出电压的下一时刻相位差 e ' A，使下一时刻相位差e ' &等于当前相位差e &增加一个相位差调节量d 0 A ; 如果当前的电流有效值is值大于设定的电流有效值I。，且当前相位差6?A = f ^则转c 止 /J/ 〇
【文档编号】H02J17/00GK104283452SQ201410461143
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年9月11日 优先权日:2014年9月11日
【发明者】何正友, 李勇, 麦瑞坤, 陆立文, 高仕斌 申请人:西南交通大学