谐振型非接触供电装置、电能发射端和控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力电子技术，具体涉及一种谐振型非接触供电装置、电能发射端和 控制方法。
【背景技术】
[0002] 非接触供电技术基于其方便实用的特点而广泛应用于电子产品领域，尤其是小功 率电子产品行业如移动电话、MP3播放器、数码照相机、便携式电脑等。现有技术的谐振型 非接触供电装置通常包含有一个由发射线圈L1和接收线圈L2构成的谐振与磁耦合电路， 发射线圈L1与电能发射端的其它元件构成发射侧谐振电路，接收线圈L2与电能接收端的 其它元件构成接收侧谐振电路。通过将发射侧谐振电路和接收侧谐振电路的谐振频率设置 为相同，可以使得发射侧谐振电路谐振时，通过电磁场与发射侧谐振电路耦合的接收侧谐 振电路也发生谐振，由此实现以非接触的方式传输电能。该谐振频率被称为自感谐振频率。
[0003] 然而，由于负载在供电过程中会发生变化，目前缺乏手段始终保持较高的系统效 率而不受负载变化影响。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明提供一种谐振型非接触供电装置、电能发射端和控制方法，基于 功率参量调节发射侧谐振回路的电流值或电压来调整接收侧的输出电压或电流，从而调整 等效负载阻抗，使系统工作在效率最优模式下。
[0005] 第一方面，提供一种谐振型非接触供电装置，包括：
[0006] 逆变电路，用于接收电能，根据逆变控制信号控制输出具有自感谐振频率的交流 电；
[0007] 发射侧谐振电路，包括发射线圈，用于发射电能；
[0008] 接收侧谐振电路，包括接收线圈，所述接收线圈与所述发射线圈分离地以非接触 方式耦合，所述接收侧谐振电路用于从所述发射线圈接收电能；
[0009] 整流电路，与所述接收侧谐振电路连接，用于将接收侧谐振电路生成的交流电整 流为直流电；
[0010] 控制电路，用于在当前周期的功率参量与上一周期的功率参量满足预定关系时以 与上一周期相同的方式调整所述逆变控制信号的相差，在当前周期的功率参量与上一周期 的功率参量不满足预定关系时，以与上一周期相反的方式调整所述逆变控制信号的相差； 所述功率参量表征所述逆变电路的输入功率与所述整流电路的输出功率的差值或比值。
[0011] 优选地，所述控制电路包括：
[0012] 电能接收侧控制电路，用于检测所述整流电路的输出电压和输出电流获取表征所 述输出功率的第一参量并以无线方式发送所述第一参量；
[0013] 电能发射侧控制电路，用于检测所述逆变电路的输入电压和输入电流获取表征所 述输入功率的第二参量，接收所述第一参量，根据所述第一参量和所述第二参量计算所述 功率参量，并根据所述功率参量调整所述逆变控制信号的相差。
[0014] 优选地，所述电能接收侧控制电路包括：
[0015] 第一电流检测电路，用于检测所述整流电路的输出电流获取表征所述输出电流的 第一信号；
[0016] 第一电压检测电路，用于检测所述整流电路的输出电压获取表征所述输出电压的 第二信号；
[0017] 第一功率计算电路，用于根据所述第一信号和所述第二信号计算获取所述第一参 量；
[0018] 第一无线通信电路，用于以无线方式发送所述第一参量。
[0019] 优选地，所述电能发射侧控制电路包括：
[0020] 第二电流检测电路，用于检测所述逆变电路的输入电流获取表征所述输入电流的 第三信号；
[0021] 第二电压检测电路，用于检测所述逆变电路的输入电压获取表征所述输入电压的 第四信号；
[0022] 第二功率计算电路，用于根据所述第三信号和所述第四信号计算获取所述第二参 量；
[0023] 第二无线通信电路，用于接收所述第一参量；
[0024] 效率跟踪电路，用于根据所述第一参量和所述第二参量计算所述功率参量，在当 前周期的功率参量小于等于上一周期的功率参量时以与上一周期相同的方式调整补偿信 号，在当前周期的功率参量大于上一周期的功率参量时，以与上一周期相反的方式调整所 述补偿信号；
[0025] 逆变信号生成电路，用于根据所述补偿信号生成所述逆变控制信号。
[0026] 优选地，所述效率跟踪电路以预定的步长调整所述补偿信号。
[0027] 优选地，所述逆变信号生成电路包括：
[0028] 比较器，用于比较所述补偿信号与三角波信号生成脉宽调制信号；
[0029] 移相控制电路，用于输出所述逆变控制信号，所述逆变控制信号具有响应于所述 脉宽调制彳目号的相差。
[0030] 第二方面，提供一种电能发射端，用于以非接触方式与包括接收线圈的电能接收 端耦合以传输电能，所述电能发射端包括：
[0031] 逆变电路，用于接收电能，根据逆变控制信号控制输出具有自感谐振频率的交流 电；
[0032] 发射侧谐振电路，包括发射线圈，用于发射电能，所述发射线圈能以非接触方式与 所述接收线圈耦合；
[0033] 电能发射侧控制电路，用于在当前周期的功率参量与上一周期的功率参量满足预 定条件时以与上一周期相同的方式调整所述逆变控制信号的相差，在当前周期的功率参量 与上一周期的功率参量不满足所述预定条件时，以与上一周期相反的方式调整所述逆变控 制信号的相差；所述功率参量表征所述逆变电路的输入功率与所述电能接收端的输出功率 的差值或比值。
[0034] 优选地，所述电能发射侧控制电路用于检测所述逆变电路的输入电压和输入电流 获取表征所述输入功率的第二参量，并以无线方式接收表征所述输出功率的第一参量，根 据所述第一参量和所述第二参量计算所述功率参量，并根据所述功率参量调整所述逆变控 制信号的相差。
[0035] 优选地，所述电能发射侧控制电路包括：
[0036] 第二电流检测电路，用于检测所述逆变电路的输入电流获取表征所述输入电流的 第三信号；
[0037] 第二电压检测电路，用于检测所述逆变电路的输入电压获取表征所述输入电压的 第四信号；
[0038] 第二功率计算电路，用于根据所述第三信号和所述第四信号计算获取所述第二参 量；
[0039] 第二无线通信电路，用于接收所述第一参量；
[0040] 效率跟踪电路，用于根据所述第一参量和所述第二参量计算所述功率参量，在当 前周期的功率参量小于等于上一周期的功率参量时以与上一周期相同的方式调整补偿信 号，在当前周期的功率参量大于上一周期的功率参量时，以与上一周期相反的方式调整所 述补偿信号；
[0041] 逆变信号生成电路，用于根据所述补偿信号生成逆变控制信号。
[0042] 优选地，所述效率跟踪电路以预定的步长调整所述补偿信号。
[0043] 优选地，所述逆变信号生成电路包括：
[0044] 比较器，用于比较所述补偿信号与三角波信号生成脉宽调制信号；
[0045] 移相控制电路，用于输出所述逆变控制信号，所述逆变控制信号具有响应于所述 脉宽调制彳目号的相差。
[0046] 第三方面，提供一种控制方法，用于控制谐振型非接触供电装置，所述谐振型非接 触供电装置包括电能发射端和电能接收端，所述方法包括：
[0047] 获取表征所述电能接收端输出功率的第一参量和表征所述电能发射端输入功率 的第二参量；
[0048] 根据所述第一参量和所述第二参量计算当前周期的功率参量，所述功率参量表征 所述第二参量与所述第一参量的差值或比值；
[0049] 在当前周期的功