[发明专利]一种基于双逆变器的发送端动态调谐装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于双逆变器的发送端动态调谐装置及方法。发送端主要包括DC/DC变换器DA、全桥逆变器NA、发送端补偿网络TC、发射线圈Lp；接收端主要包括接收线圈Ls、接收端补偿网络RC、整流桥Z、负载R和直流滤波电容Cd；发送端动态调谐装置主要包括全桥逆变器NB和变压器；全桥逆变器NB的输入端并联在DC/DC变换器DA的输出端或输入端。本发明的有益效果是：直接测量逆变器的输出电压和电流的相位来判断原边谐振状态，简单有效、实时性好；动态调谐装置结构简单，全桥逆变器NB一直处于软开关状态，减小逆变器开关损耗；通过调节两逆变器的控制信号的相位差实时调谐，调节速度快，调谐精度高；利用DC/DC变换器使输出电压构成闭环控制保持输出恒压。

技术领域

本发明涉及感应耦合无线电能传输设备中发送端的动态调谐装置及其调谐方法，特别是一种基于双逆变器的发送端动态调谐装置及其调谐方法。

背景技术

与传统的供电方式相比，无线电能传输系统有供电体和受电体之间非接触的优点，极大的提高了用电设备的灵活性，同时避免了传统接触式供电方式所具有的磨损、火花、漏电等问题，提高了设备供电的安全性，随着研究的不断深入，现在已广泛应用于电子产品、电动汽车、医疗器械等设备中。

感应耦合无线电能传输方式是众多无线电能传输方式中向大功率方向发展最有前景的方式之一，其传输装置由发送端和接收端两部分组成，主要包括发送端的直流电源、逆变器、发送线圈、发送端补偿电容，接收端的接收线圈、接收端补偿电容、整流器和负载，原理是逆变器将直流电逆变成高频的交流电，高频的交流电在发送线圈中产生高频交变磁场，接收线圈感应到发送线圈产生的高频交变的磁场，接收线圈中产生高频的交流电，经过整流器整流为直流电，向负载提供电能。

大功率的无线电能传输装置中，传输效率是关键问题，由于器件老化、升温，电磁耦合机构之间间距变化及横向偏移等原因，系统中的电容、电感等器件的参数将发生变化，使系统偏离谐振状态，导致系统的传输效率降低，同等功率需求下，系统对电源容量的需求也增加，降低系统的性能，所以需要维持系统的谐振状态。

目前，许多研究者研究了动态调谐的方法来提高系统效率，动态调谐方法主要有频率跟踪、阻抗调节两大类，频率跟踪就是使逆变器的频率动态的跟踪谐振频率点，由于不需要增加额外的元器件和改变电路拓扑，实现简单，但是会出现频率分叉的现象，导致未能跟踪到谐振频率，另外多副边接收时不能运用此方法；采用阻抗调节方法，例如电容矩阵、可变电感、可变电容等方法，电容矩阵通过串并联电容组合实现动态调谐，但是只能工作在有限个离散电容值点上，调谐装置不能实时、精确；可变电感、可变电容的方法需要增加功率开关，开关用于控制交流电阻的阻抗时，必须与谐振电路中的高频电压或电流同步，需要采集高频信号和增加了开关损耗。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于双逆变器的发送端动态调谐装置及方法，该动态调谐装置能使发送端保持在谐振状态下运行，提高传输效率。

实现本发明目的的技术方案如下：

一种基于双逆变器的发送端动态调谐装置，所述发送端包括依次相连的直流电源E、DC/DC变换器DA、全桥逆变器NA、发送端补偿网络TC、发射线圈Lp；还包括接收端，接收端包括依次相连的接收线圈Ls、接收端补偿网络RC、整流桥Z、负载R以及并联在负载R两端的直流滤波电容Cd；