[发明专利]一种用于实现动态无线恒定功率充电的系统及其控制方法

摘要

本发明提供一种用于实现动态无线恒定功率充电的系统电路及其控制方法，系统包括能量发射模块、能量接收模块和恒定功率跟踪控制模块；能量发射模块用于将原边直流电源转换为高频交流电能并通过高频磁场耦合的方式发射；能量接收模块用于接收电能并供给负载；恒定功率跟踪控制模块用于根据实时采集的充电电流获得参考控制信号，并将整流端口电压调整为参考控制信号，实现恒定功率跟踪控制。本发明以副边的DC/DC变换器输出直流电流为反馈量，采用基于扰动观察法的恒定功率跟踪控制方法，扰动不控整流端直流电压，使得从原边到副边的传输电压增益始终工作在传输功率极值点对应的电压增益点上，从而实时保证系统以恒定功率传输电能，保持输出功率稳定。

主权项

1.一种用于实现动态无线恒定功率充电的系统，其特征在于，包括依次连接的能量发射模块、能量接收模块和恒定功率跟踪控制模块；所述能量发射模块用于将接收的直流电源转换为电能并通过高频磁场耦合的方式发射；所述能量接收模块用于接收所述电能并供给负载；所述恒定功率跟踪控制模块用于根据实时采集的充电电流获得参考控制信号Vref，并将整流端口电压Vd2调整为所述参考控制信号Vref，实时跟踪到功率极值点对应的传输电压增益点上，实现恒定功率跟踪控制；所述能量发射模块包括依次连接的高频逆变单元(2)、LC滤波单元(3)、原边补偿单元(4)和功率发射线圈(5)；所述高频逆变单元(2)用于对外部输入的直电压Vd1逆变为定频f0电压方波Vab，所述LC滤波单元(3)用于滤除所述高频电压方波Vab中的谐波成分，所述功率发射线圈(5)用于将经过滤波后的高频电压方波按照高频磁场耦合的方式发射电能；所述原边补偿单元(4)用于对所述功率发射线圈(5)的电流进行调节，减小传输功率随偏移距离的波动；所述原边补偿单元(4)包括第一补偿电容、第二补偿电容和第三补偿电容；所述第一补偿电容和第三补偿电容串联连接，所述第一补偿电容的非串联端与所述LC滤波单元(3)的输出端连接，所述第三补偿电容的非串联端用于连接至所述功率发射线圈(5)的一端；所述第二补偿电容的一端与所述第一补偿电容和第三补偿电容的串联连接端连接，所述第二补偿电容的另一端用于连接至所述功率发射线圈(5)的另一端；所述第一补偿电容、第二补偿电容和第三补偿电容的容值分别为C_cmi＝1/[|Z_cmi|×(2πf₀)]；电抗值分别为：其中，i为补偿电容的序号，i＝1、2、3；f₀为系统工作频率；γ1为第一补偿系数、κ为第二补偿系数，β为补偿比例系数，Z_L1为功率发射线圈的电抗，Z_cm1为第一补偿电容的电抗值，Z_cm2为第二补偿电容的电抗值，Z_cm3为第三补偿电容的电抗值。