一種串聯補償雙有源無線電能傳輸系統的控制方法技術方案

本發明專利技術公開了一種串聯補償雙有源無線電能傳輸系統的控制方法，包括副邊采樣電路采集交流側輸出電流i

Method for controlling series compensation double active radio energy transmission system

The invention discloses a method for controlling a series compensated double active radio energy transmission system, comprising a sub side sampling circuit to acquire an output current of an alternating current side I

【技術實現步驟摘要】
一種串聯補償雙有源無線電能傳輸系統的控制方法
：本專利技術屬于無線電能傳輸
，具體涉及一種串聯補償雙有源無線電能傳輸系統的控制方法。
技術介紹
：現有的串聯補償雙有源無線電能傳輸系統由原邊全橋變換器、發射側線圈及其補償電容，副邊全橋變換器、接受側線圈及其補償電容構成，其拓撲結構如圖1所示。串聯補償雙有源無線電能傳輸系統，由于雙邊具有有源特性，可以主動調整接受側輸出電壓，適應大負載變化范圍應用場合，效率高。由于具有完全對稱的特性，因此能夠實現能量的雙向傳遞。串聯補償雙有源無線電能傳輸系統控制方法方面，目前最簡單的是純移相調制策略。該控制方法只有一個控制量，兩側全橋變換器工作在50％固定占空比狀態，通過控制兩個全橋變換器的移相角改變移相角的大小和正負，可以控制傳輸功率的大小和方向。這個控制方法實現簡單，但是由于兩個全橋變換器工作在固定占空比，移相角的引入引起大量的無功電流，因此損耗巨大，系統效率低。串聯補償雙有源無線電能傳輸系統的另一種控制方法是雙PWM控制方式。即兩個全橋變換器都采用PWM控制，控制兩個變換器的輸出電壓，為了優化效率維持兩個全橋變換器移相角為90度固定值。這種控制方法由于沒有無功電流的引入，系統效率高。但是由于兩個全橋變換器都采用PWM控制，全橋變換器都是工作在硬開關狀態，開關損耗大；PWM控制中占空比的調整需要通信系統的引入，增加系統成本。
技術實現思路
：本專利技術的目的在于克服上述現有技術存在的缺陷，提供了一種串聯補償雙有源無線電能傳輸系統的控制方法，該控制方法原邊副邊兩個全橋變換器都采用固定頻率下的PLL控制與PWM控制相結合的控制方法，無需通信裝置條件下，實現輸出電壓的穩定，能量的雙向傳輸，使得兩個全橋變換器都工作在軟開關狀態下，提高系統效率。為達到上述目的，本專利技術是通過以下技術方案來實現的：一種串聯補償雙有源無線電能傳輸系統的控制方法，包括以下步驟：1)副邊采樣電路分別采集直流側輸出電壓Vo的幅值，以及交流側輸出電流i2的相位送入副邊控制器；2)將步驟1)中采集到的直流側輸出電壓Vo與直流側輸出參考值Voref做差比較，其差值經過PI調節器整定，得到副邊全橋變換器占空比D2；3)將步驟2)得到的副邊全橋變換器占空比D2經過交流側輸出電流i2的相位過零點作為時間基準，副邊控制器采用PLL控制與PWM控制相結合的工作方式，副邊控制器計算出副邊全橋變換器驅動信號時序，經驅動電路，驅動相應副邊全橋變換器開關器件；4)原邊采樣電路分別采集直流側輸入電壓Vin的幅值，以及交流側輸入電流i1的相位送入原邊控制器；5)將步驟4)中采集到交流側輸入電流i1的相位過零點作為時間基準，原邊控制器調整原邊全橋變換器的占空比D1，輸出原邊全橋變換器驅動信號時序，經驅動電路，驅動相應原邊全橋變換器開關器件，原邊控制器采用PLL控制與PWM控制相結合的工作方式，使得原邊開關管開通時，交流側輸入電流i1的相位過零。本專利技術進一步的改進在于，步驟3)中，以交流側輸出電流i2在相位過零作為計時起點，副邊控制器控制副邊全橋變換器的相位延遲，在相位延遲時間段，使得i2被短路，從而實現副邊全橋變換器占空比D2的調整，控制直流側輸出電壓Vo穩定。本專利技術進一步的改進在于，步驟3)中，交流側輸出電流i2在相位延遲時間結束后，副邊控制器控制副邊全橋變換器開關管關斷，交流側輸出電流i2通過副邊全橋變換器二極管續流，交流側輸出電流i2過零時自然關斷，實現副邊全橋變換器的ZCS軟開關。本專利技術進一步的改進在于，步驟5)中，通過采樣檢測到交流側輸入電流i1的相位，原邊控制器不斷調整原邊全橋變換器的占空比D1，實現原邊全橋變換器開關管開通時交流側輸入電流i1恰好過零，原邊控制器計算出原邊全橋變換器驅動信號時序，經驅動電路，驅動相應原邊全橋變換器開關器件，實現原邊全橋變換器開關管的ZVS軟開關。與現有技術相比，本專利技術具有以下有益的技術效果：本專利技術進一步的改進在于，采用固定頻率下的PLL控制與PWM控制相結合的控制方法，輸出電壓的穩定的同時，實現了兩側全橋變換器工作在軟開關狀態下，提高系統效率。進一步地，本專利技術通過采樣諧振電流實現控制，控制系統無需通信裝置，節約了成本，增加了系統的可靠性。進一步地，本專利技術由于副邊整流器采用有源全橋變換器，原邊副邊的控制結構完全相同，能夠實現能量的雙向傳遞。進一步地，原邊控制器和副邊控制器都采用PLL控制與PWM控制相結合的工作方式，兩側變換器單獨定頻控制，通過電流相位檢測，實現輸出電壓穩定，兩邊同時實現軟開關附圖說明：圖1為串聯補償雙有源無線電能傳輸系統；圖2為串聯補償雙有源無線電能傳輸系統的控制方法結構框圖；圖3為串聯補償雙有源無線電能傳輸系統的運行波形圖。具體實施方式：下面結合附圖對本專利技術做進一步的詳細說明，所述是對本專利技術的解釋而不是限定。以下結合附圖對本專利技術做出進一步的說明。如圖1所示，串聯補償雙有源無線電能傳輸系統，包括原邊電路和副邊電路組成。其中原邊電路包括：有開關管S1～S4構成原邊全橋變換器、原邊采樣電路、原邊控制器和原邊驅動電路。其中副邊電路包括：由S5～S8構成的副邊全橋變換器、副邊采樣電路、副邊控制器和副邊驅動電路。串聯補償雙有源無線電能傳輸系統的控制方法結構框圖，如圖2所示。首先，副邊采樣電路分別采集直流側輸出電壓Vo的幅值，以及交流側輸出電流i2的相位送入副邊控制器；將采集到的直流側輸出電壓Vo與直流側輸出參考值Voref做差比較，其差值經過PI調節器整定，得到副邊全橋變換器占空比D2。然后，以交流側輸出電流i2的相位過零點作為時間基準，交流側輸出電流i2在相位過零后，副邊控制器控制副邊全橋變換器開關管S6和S8導通，使得i2被短路(1-D2)*T時間，其中T為開關周期。交流側輸出電流i2在相位過零(1-D2)*T時間后，副邊控制器控制副邊全橋變換器開關管S6和S8的關斷時，交流側輸出電流i2通過副邊全橋變換器二極管D5和D7續流，從而實現副邊全橋變換器占空比D2的調整，控制直流側輸出電壓Vo穩定。副邊控制器采用PLL控制與PWM控制相結合的工作方式，副邊控制器計算出副邊全橋變換器驅動信號時序，經驅動電路，驅動相應副邊全橋變換器開關器件；最后，原邊采樣電路分別采集直流側輸入電壓Vin的幅值，以及交流側輸入電流i1的相位送入原邊控制器，將采集到交流側輸入電流i1的相位過零點作為時間基準，原邊控制器調整原邊全橋變換器的占空比D1，通過采樣檢測到交流側輸入電流i1的相位，原邊控制器不斷調整原邊全橋變換器的占空比D1，實現原邊全橋變換器開關管開通時交流側輸入電流i1恰好過零。原邊控制器采用PLL控制與PWM控制相結合的工作方式，計算出原邊全橋變換器驅動信號時序，經驅動電路，驅動相應原邊全橋變換器開關器件，實現原邊全橋變換器開關管的ZVS軟開關。該控制策略下，串聯補償雙有源無線電能傳輸系統的運行波形圖如圖3所示。在無需通信設備的條件下，控制輸出電壓的穩定的同時，實現了兩側全橋變換器工作在軟開關狀態下，提高系統效率。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種串聯補償雙有源無線電能傳輸系統的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：1)副邊采樣電路分別采集直流側輸出電壓V

【技術特征摘要】
1.一種串聯補償雙有源無線電能傳輸系統的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：1)副邊采樣電路分別采集直流側輸出電壓Vo的幅值，以及交流側輸出電流i2的相位送入副邊控制器；2)將步驟1)中采集到的直流側輸出電壓Vo與直流側輸出參考值Voref做差比較，其差值經過PI調節器整定，得到副邊全橋變換器占空比D2；3)將步驟2)得到的副邊全橋變換器占空比D2經過交流側輸出電流i2的相位過零點作為時間基準，副邊控制器采用PLL控制與PWM控制相結合的工作方式，副邊控制器計算出副邊全橋變換器驅動信號時序，經驅動電路，驅動相應副邊全橋變換器開關器件；4)原邊采樣電路分別采集直流側輸入電壓Vin的幅值，以及交流側輸入電流i1的相位送入原邊控制器；5)將步驟4)中采集到交流側輸入電流i1的相位過零點作為時間基準，原邊控制器調整原邊全橋變換器的占空比D1，輸出原邊全橋變換器驅動信號時序，經驅動電路，驅動相應原邊全橋變換器開關器件，原邊控制器采用PLL控制與PWM控制相結合的工作方式，使得原邊開關管開通時，交流側輸入電流i1的相位過零。2....

【專利技術屬性】
技術研發人員：雷萬鈞，劉奉華，段國朝，崔耀，鄭沛坤，
申請(專利權)人：西安交通大學，
類型：發明
國別省市：陜西,61