[发明专利]基于频率跟踪的无线输电系统ZVS软开关实现装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线输电系统软开关技术领域，具体涉及一种基于频率跟踪的无线输电系统ZVS软开关实现装置及方法。

背景技术

在耦合谐振式无线输电系统中，桥式逆变器工作在高频条件下，为了减少开关器件损耗和解决直通的问题，在同一桥臂上下开关器件驱动信号间需插入死区时间，且系统中引入的死区时间必须与谐振电流相位滞后控制相互匹配；此外，由于负载等参数变化而引起的失谐现象将会降低系统传输效率和功率，由此软开关运行和频率跟踪成为了无线输电系统亟需解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述技术问题，本发明的目的是提供一种结构简单、成本低、具有可靠死区时间的基于频率跟踪的无线输电系统ZVS软开关实现装置。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：一种基于频率跟踪的无线输电系统ZVS软开关实现装置，包括直流电压源、逆变器、耦合器、整流器、负载、电流检测电路、改进型SOGI-PLL模块、PWM驱动模块；直流电压源经逆变器、耦合器、整流器与负载相连，所述逆变器的电流输出端经电流检测电路与改进型SOGI-PLL模块的信号输入端相连，所述改进型SOGI-PLL模块的信号输出端与PWM驱动的控制信号输入端相连，所述PWM驱动的控制信号输出端与所述全桥逆变器的开关器件相连。

上述的基于频率跟踪的无线输电系统ZVS软开关实现装置中，所述改进型SOGI-PLL模块中包含正交信号发生器、坐标变换器、自适应增益调节器、正弦逆变器、PI控制器和频率、相位发生器；输入信号经正交信号发生器、坐标变换器与自适应增益调节器相连，系统相位差控制参数Δθ^*分别经正弦逆变器、自适应增益调节后进行比较再输入PI控制器，所述PI控制器与频率、相位发生器相连，所述频率、相位发生器的信号输出端分别与所述正交信号发生器、坐标变换器相连。

上述的基于频率跟踪的无线输电系统ZVS软开关实现装置中，所述耦合器由发射端和接收端耦合而成，所述发射端由发射线圈和发射端谐振电容串联构成，所述接收端由接收线圈和接收端谐振电容串联构成。

一种基于频率跟踪的无线输电系统ZVS软开关实现方法，包括以下步骤：

(1)采用电流检测电路对全桥逆变器的输出电流进行检测，为改进型SOGI-PLL模块提供输入信号；

逆变器输出电流信号如下：

v=Σn=1mvn=Σn=1mVncos(nω′t+Φn)]]>

式中，V_n、nω'、Φ_n分别为n次谐波的幅值、角频率以及初始相位；

(2)输入信号经正交信号发生器后变为