一种无线充电系统及其控制方法与流程

本发明涉及一种无线充电系统及其控制方法，属于新能源无线充电。

背景技术：

1、随着充电技术的发展，目前小功率无线充电技术已经在生活中广泛应用，高端手机基本都配备无线充电，随着无线充电技术的发展，无线充电具有方便、安全等优势逐步被市场所接受，出现了配备有无线充电设备系统的汽车。

2、无线充电系统中，目前有多种拓扑:s-s、p-p、lcl-lcl、lcc-lcc。因lcc-lcc具有恒流源输出特性，输出电流不随输出电压变化而变化，兼顾s-s和p-p优点，选用lcc-lcc较优。双边lcc中副边控制方式分为有源控制和无源控制。有源控制相对于无源控制，副边可以独立控制，不需要依赖通讯，可以正常输出，控制性能较好，缺点是需要副边增加控制电路，控制方式较无源控制更为复杂一些。

3、基于有源控制的双边lcc的无线充电系统，经常出现当系统处于空载或者轻载时(空载为系统负载为0；轻载为系统负载较小，还没有达到满载)，经常出现某一侧(原边或者副边)的功率器件温升较高情况。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种无线充电系统及其控制方法，用以解决现有无线充电方式空载或者轻载时温升较高的问题。

2、为实现上述目的，本申请提出了一种无线充电系统的控制方法的技术方案，包括以下步骤：

3、在无线充电系统的软启动过程中，控制发射线圈侧逆变器的移相角和接收线圈侧整流器的移相角逐渐减小至0；并且在减小过程中控制整流器的移相角＝m*逆变器的移相角，m＞1；所述逆变器的移相角为逆变器的一个控制周期内，同组导通的开关管的导通时间差，所述整流器的移相角为整流器的一个控制周期内，同组导通的开关管的导通时间差。

4、另外，本申请还提出一种无线充电系统的技术方案，无线充电系统包括发射端、接收端和控制器，发射端包括逆变器和发射线圈，接收端包括接收线圈和整流器，逆变器的输入端用于连接直流母线，逆变器的输出端连接发射线圈；接收线圈连接整流器的输入端，整流器的输出端用于连接动力电池，逆变器和发射线圈之间、以及接收线圈和整流器之间均设置有谐振电路，控制器控制连接逆变器和整流器，控制器包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现上述的无线充电系统的控制方法。

5、本发明的无线充电系统及其控制方法的技术方案的有益效果是：基于对空载和轻载时功率器件温升较高的现象进行研究发现，温升高的原因在于功率器件的移相角控制的不合适，通过对无线充电系统进行仿真发现整流器的移相角为逆变器的移相角的设定倍数时，功率器件的温升较低，因此，本发明通过在软启动过程中，控制逆变器的移相角和整流器的移相角逐渐减小至0；并且在减小过程中控制整流器的移相角恒等于逆变器的移相角的m倍，降低了功率器件的温升，解决了功率器件过热的现象。

6、进一步地，上述无线充电系统及其控制方法中，为了减小谐振电路的温升，软启动过程中，若整流器的输出电压达到电压设定值，检测发射线圈侧的谐振电流和逆变器的输出电压和/或接收线圈侧的谐振电流和整流器的输出电压；若任意一个谐振电流与其对应的输出电压的相位差超出设定范围，则调整整流器的导通角使得相位差控制在设定范围内，所述导通角为π-φ,φ为同一个控制周期内，逆变器和整流器的导通时间差。

7、进一步地，上述无线充电系统及其控制方法中，若任意一个谐振电流的相位超前其对应的输出电压的相位设定范围外，则控制整流器的导通角增大使得相位差控制在设定范围内；若任意一个谐振电流的相位滞后其对应的输出电压的相位设定范围外，则控制整流器的导通角减小使得相位差控制在设定范围内。

8、进一步地，上述无线充电系统及其控制方法中，为了保证系统正常运行，软启动之前还包括无线充电系统自检的步骤，若无线充电系统出现故障，则报警提示。

9、进一步地，上述无线充电系统及其控制方法中，m小于3。

10、进一步地，上述无线充电系统及其控制方法中，直流母线电压达到母线电压设定值，系统开始软启动。

11、进一步地，上述无线充电系统中，所述谐振电路为lcc谐振电路。

12、进一步地，上述无线充电系统中，还包括pfc功率矫正器，逆变器的输入端连接pfc功率矫正器的输出端，pfc功率矫正器的输入端连接三相电源。

13、进一步地，上述无线充电系统中，所述逆变器为全桥逆变器。

技术特征：

1.一种无线充电系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的无线充电系统的控制方法，其特征在于，软启动过程中，若整流器的输出电压达到电压设定值，检测发射线圈侧的谐振电流和逆变器的输出电压和/或接收线圈侧的谐振电流和整流器的输出电压；若任意一个谐振电流与其对应的输出电压的相位差超出设定范围，则调整整流器的导通角使得相位差控制在设定范围内，所述导通角为π-φ,φ为同一个控制周期内，逆变器和整流器的导通时间差。

3.根据权利要求2所述的无线充电系统的控制方法，其特征在于，若任意一个谐振电流的相位超前其对应的输出电压的相位设定范围外，则控制整流器的导通角增大使得相位差控制在设定范围内；若任意一个谐振电流的相位滞后其对应的输出电压的相位设定范围外，则控制整流器的导通角减小使得相位差控制在设定范围内。

4.根据权利要求1所述的无线充电系统的控制方法，其特征在于，软启动之前还包括无线充电系统自检的步骤，若无线充电系统出现故障，则报警提示。

5.根据权利要求1所述的无线充电系统的控制方法，其特征在于，m小于3。

6.根据权利要求1所述的无线充电系统的控制方法，其特征在于，直流母线电压达到母线电压设定值，系统开始软启动。

7.一种无线充电系统，其特征在于，包括发射端、接收端和控制器，发射端包括逆变器和发射线圈，接收端包括接收线圈和整流器，逆变器的输入端用于连接直流母线，逆变器的输出端连接发射线圈；接收线圈连接整流器的输入端，整流器的输出端用于连接动力电池，逆变器和发射线圈之间、以及接收线圈和整流器之间均设置有谐振电路，控制器控制连接逆变器和整流器，控制器包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现如权利要求1-6中任一项所述的无线充电系统的控制方法。

8.根据权利要求7所述的无线充电系统，其特征在于，所述谐振电路为lcc谐振电路。

9.根据权利要求7所述的无线充电系统，其特征在于，还包括pfc功率矫正器，逆变器的输入端连接pfc功率矫正器的输出端，pfc功率矫正器的输入端连接三相电源。

10.根据权利要求7所述的无线充电系统，其特征在于，所述逆变器为全桥逆变器。

技术总结
本发明涉及一种无线充电系统及其控制方法，属于新能源无线充电技术领域。控制方法包括：在无线充电系统的软启动过程中，控制发射线圈侧逆变器的移相角和接收线圈侧整流器的移相角逐渐减小至0；并且在减小过程中控制整流器的移相角＝m*逆变器的移相角，m＞1；所述逆变器的移相角为逆变器的一个控制周期内，同组导通的开关管的导通时间差，所述整流器的移相角为整流器的一个控制周期内，同组导通的开关管的导通时间差。本发明通过在软启动过程中，控制逆变器的移相角和整流器的移相角逐渐减小至0；并且在减小过程中控制整流器的移相角恒等于逆变器的移相角的m倍，降低了功率器件的温升，解决了功率器件过热的现象。

技术研发人员：肖兴兴,李震伟,郭战阳,刘威,张龙飞,王小星,宁小磊
受保护的技术使用者：宇通客车股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12