[发明专利]一种无线电能传输设备发送端频率跟踪调谐方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线电能传输技术领域，尤其涉及感应式无线电能传输设备发送端频率跟踪调谐方法。

背景技术

无线电能传输技术，是一种新兴的电能传输技术，在为轨道车、电动汽车等移动设备供电时，无线电能传输技术克服了传统电能传输技术容易碳积、产生接触火花、插接操作麻烦等缺陷，而具备极大的发展潜力。

感应式无线电能传输方式以其具有大功率传输独特的优势，较其它无线电能传输技术，有着更好的发展和应用前景。感应式无线电能传输装置包括发送端和接收端两部分：第一部分是感应式无线电能传输装置的发送端，其组成和功能主要是：发送端通过整流器将工频交流电变成直流，在控制器的控制下通过升降压直-直变换器变换成所需的电压，随后由高频逆变器将直流变成高频交流电，高频交流电流在发送线圈中流动产生高频磁场；为了使发送线圈中的高频交变磁场恒定和系统稳定工作，通常在发送线圈与逆变器间串接电流传感器，电流传感器将检测出的发送线圈的电流值送给发送端控制器，由控制器对升降压直-直变换器的输出电压进行控制实现发送线圈的电流值的反馈控制。第二部分是感应式无线电能传输装置的接收端，其组成和功能主要是：接收端的接收线圈感应到发送线圈产生的高频交变磁场，在接收线圈中感生出高频的交流电，接收线圈中的高频交流电经过整流器整流成直流电，再逆变为负载所需(通常为工频)交流电，从而完成电能的无线传输。

由于接收线圈和发送线圈存在一定的间隔，二者为松耦合关系，发送线圈和接收线圈的漏感很大，使得发送线圈的无功功率增加，接收线圈的伏安等级降低，降低了电能的传输功率与传输效率。通常通过加入电容进行补偿，即电容与发送线圈或接收线圈线圈组成LC谐振振荡电路，使发送端逆变器工作在软开关条件下，同时能提高发送线圈和接收线圈的有功功率，降低系统传输的无功功率。

由于温、湿度等因素均会导致线路的阻抗发生变化，使得系统参数发生变化，导致发送端谐振频率发生变化，发送端的无功功率增加，降低了系统传输的有功功率。为使发送端始终工作在谐振状态，需使发送端逆变器的工作频率时刻跟踪发送端的谐振频率。

但现有的频率跟踪算法大多是采用硬件比较器实现逆变电压和电流相位差的测量，再控制逆变器的工作频率实现谐振频率的跟踪。由于高频噪声等其他原因使得电压、电流的相位差的测量误差较大，频率跟踪的效果较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种无线电能传输设备发送端频率跟踪调谐方法，该方法能使升降压直-直变换器输出端保持在最小电压有效值下运行，即发送端电路更接近完全谐振状态，使发送端逆变器工作在软开关状态下，同时提高发送端的有功功率，进而提高无线电能传输设备的传输功率和效率。

本发明实现其发明目的所采用的技术方案是，一种基于最小电压的无线电能传输设备发送端频率跟踪调谐方法，其步骤为：

A、发送线圈的电流有效值的控制值设定为I_p；初始时，设定逆变器的额定工作频率为当前工作频率f₀；

B、发送端控制器控制逆变器的工作频率为当前工作频率f₀；同时，发送端控制器接收电流传感器传来的发送线圈的电流有效值的检测值I_s，并据以调节发送端升降压直-直变换器的输出电压，使发送线圈电流有效值向电流控制值I_p逼近，直至电流传感器传来的电流有效值的检测值I_s与电流有效值的控制值I_p相等时，发送端控制器记录电压传感器测出的升降压直-直变换器输出端的电压有效值为当前电压有效值U₀；

C、发送端控制器根据设定的逆变器工作频率调节量△f，得到一个较小的工作频率f₁，f₁＝f₀-△f和一个较大的工作频率f₂，f₂＝f₀+△f；

D、发送端控制器控制逆变器的工作频率为f₁；同时，发送端控制器接收电流传感器传来的发送线圈的电流有效值的检测值I_s；并据以调节发送端升降压直-直变换器的输出电压，使发送线圈电流有效值向电流控制值I_p逼近，直至电流有效值的检测值I_s与电流有效值的控制值I_p相等时，发送端控制器记录电压传感器测出的升降压直-直变换器输出端的电压有效值为小工作频率电压有效值U₁；