谐振型非接触供电装置、电能发射端和控制方法_2

文档序号:8364710阅读:来源:国知局
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 满足所述预定关系时,以与上一周期相反的方式调整所述逆变控制信号的相差。
[0050] 通过在当前周期的可以一定程度表征系统效率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。由此,实际上通过扫描的方式确定合适的发射侧谐振回路输入电 流或电压,使得系统可以工作在效率最优模式。
【附图说明】
[0051] 通过以下参照附图对本发明实施例的描述,本发明的上述以及其它目的、特征和 优点将更为清楚,在附图中:
[0052] 图1是本发明实施例的谐振型非接触供电装置的电路框图;
[0053] 图2是本发明实施例的谐振型非接触供电装置的谐振与磁耦合电路的等效电路 图;
[0054] 图3是本发明实施例的谐振型非接触供电装置的谐振与磁耦合电路的解耦后的 等效电路图;
[0055] 图4是图3所示等效电路工作在自感谐振频率下时的参数示意图;
[0056] 图5是本发明实施例的控制电路的电路框图;
[0057] 图6是本发明实施例的控制电路的工作波形图;
[0058] 图7是本发明实施例的控制方法的流程图。
【具体实施方式】
[0059] 以下基于实施例对本发明进行描述,但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下 文对本发明的细节描述中,详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有 这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质,公知的方法、过 程、流程、元件和电路并没有详细叙述。
[0060]此外,本领域普通技术人员应当理解,在此提供的附图都是为了说明的目的,并且 附图不一定是按比例绘制的。
[0061] 同时,应当理解,在以下的描述中,"电路"是指由至少一个元件或子电路通过电气 连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路"连接到"另一元件或称元件/电路"连 接在"两个节点之间时,它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件,元件 之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反,当称元件"直接耦接到"或"直 接连接到"另一元件时,意味着两者不存在中间元件。
[0062] 除非上下文明确要求,否则整个说明书和权利要求书中的"包括"、"包含"等类似 词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义;也就是说,是"包括但不限于"的含 义。
[0063]在本发明的描述中,需要理解的是,术语"第一"、"第二"等仅用于描述目的,而不 能理解为指示或暗示相对重要性。此外,在本发明的描述中,除非另有说明,"多个"的含义 是两个或两个以上。
[0064] 图1是本发明实施例的谐振型非接触供电装置的电路框图。如图1所示,谐振型 非接触供电装置包括逆变电路11、阻抗变换网络12、发射侧谐振电路13、接收侧谐振电路 14、整流电路15、直流-直流变换器16和控制电路17。
[0065]在本实施例中,逆变电路11、阻抗变换网络12、发射侧谐振电路13属于谐振型非 接触供电装置1的电能发射端。接收侧谐振电路14、整流电路15、直流-直流变换器16属 于谐振型非接触供电装置1的电能接收端。控制电路17包括电能发射侧控制电路171和 电能接收侧控制电路172。电能发射侧控制电路171为电能发射端的一部分,而电能接收侧 控制电路171为电能接收端的一部分。
[0066] 电能发射端和电能接收端通过发射侧谐振电路13和接收侧谐振电路14分离地以 非接触方式耦合,从而实现电能传输。
[0067]在本发明实施例中,非接触供电也可以被称为无线供电,也即,电能发射方和电能 接收方之间不依赖于导体连接进行电能传输的方式。
[0068] 逆变电路11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Vac 〇
[0069] 逆变电路11可以是全桥式逆变电路、半桥式逆变电路以及其他任何公知的具有 逆变功能的逆变电路。
[0070] 在图1中,逆变电路11为由第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3和第四开关S4 构成开关型全桥式逆变电路。逆变电路11根据控制电路17输出的逆变控制信号G1-G4动 作。其中,逆变控制信号G1-G4分别控制开关S1-S4。通过使得第一开关S1和第三开关S3 交替导通和关断,第二开关S2和第四开关S4交替导通和关断可以实现将直流电逆变为交 流电。通过控制开关S1-S4的开关频率可以控制输出的交流电的频率。通过控制开关S1、 S3与开关S2、S4之间的导通的相位差,可以控制输出的交流电Vac的电压峰值。由此,通 过对应的逆变控制信号控制开关S1-S4的导通和关断,可以实现控制第一交流电的电压峰 值和频率。
[0071] 阻抗变换网络12用于接收交流电Vac生成具有第一电流峰值的交流电Ip。其中, 第一电流峰值与交流电Vac的电压峰值对应,也即,第一电流峰值由交流电Vac的电压峰值 确定。由此,通过逆变控制信号,可以控制输入到发射侧谐振电路13的交流电Ip的电流峰 值。进一步地,这等效于在发射侧谐振电路13的输入端口连接一个恒定的交流电流源,并 且,该交流电流源的电流峰值可调。
[0072] 应理解,阻抗变换网络12并非必须,在本发明的其它实施方式中,逆变电路可以 直接与发射侧谐振电路连接,向其输出交流电Vac。
[0073] 发射侧谐振电路13包括发射线圈L1,用于接收交流电Ip发射电能。
[0074] 为了平衡发射侧谐振电路13中线圈L1的感抗以及电路中由寄生参数引起的感 抗,消除高频下由于这些寄生参数存在而产生的电压尖峰和浪涌电流,减小电磁干扰和电 源噪声并达到减小电源的视在功率,提高电源的功率因数,发射侧谐振电路13中可以加入 发射侧谐振电容Cs,其与发射线圈L1串联或并联,以与发射线圈L1形成谐振电路。当然, 本领域技术人员可以理解,在某些情况下可以利用电路的分布电容(例如发射线圈导线之 间的分布电容)来做为发射侧谐振电容,从而不必在电路中设置独立的电容元件。
[0075] 接收侧谐振电路14包括接收线圈L2,接收线圈L2与发射侧谐振电路13的发射线 圈L2可以分离地以非接触方式耦合,接收侧谐振电路13用于从发射线圈L1接收电能。
[0076]同时,为了减小电能接收端消耗的无功功率,增大谐振与磁耦合电路传输的有功 功率,接收侧谐振电路14可以加入接收侧谐振电容Cd。如上所述,接收侧谐振电容Cd可以 利用电路其它元件的分布电容(例如线圈导线之间的分布电容)来实现,从而不必在电路 中设置专门的电容元件。
[0077] 发射侧谐振电路13和接收侧谐振电路14构成谐振与磁耦合电路。
[0078] 整流电路15用于将接收侧谐振电路14通过谐振感应生成的第三交流电Id整流 为直流电。
[0079] 直流-直流变换器16用于将整流电路15输出的直流电变换为符合负载要求的恒 定电流或恒定电压提供给负载LOAD。应理解,某些情况下,直流-直流变换器16并非必要, 整流电路15可以直接与负载连接。
[0080] 直流-直流变换器16和负载级联形成的电路可以等效为整流电路15的负载RL。
[0081] 图2是本发明的谐振型非接触供电装置的谐振与磁耦合电路的等效电路图,也即 发射侧谐振电路13和接收侧谐振电路14的等效电路示意图。
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