[发明专利]用于无线电能传输系统的负载端稳压电路及其控制方法

说明书

本发明涉及用于无线电能传输系统的负载端稳压电路及其控制方法，包括交流电压源、能量接收线圈、补偿电容、第一和第二P‑Mosfet管、第一和第二N‑Mosfet管、第一和第二二极管、滤波电感和滤波电容；所述能量接收线圈的一端与交流电压源的一端连接，另一端与补偿电容的一极连接；交流电压源的另一端与补偿电容的另一极连接；所述第一、第二P‑Mosfet管的漏极d，第一和第二N‑Mosfet管的漏极d连接在一起；第一P‑Mosfet管的源极s与第一N‑Mosfet管的源极s连接；第二P‑Mosfet管的源极s与第二N‑Mosfet管的源极s连接；本发明使得电路工作在四种模态下。该电路实现了以输出电压为控制对象，以输出功率为控制目标，以期根据负载的需求实现系统输出电压的稳定的功能。

技术领域

本发明涉及稳压电路，具体地指用于无线电能传输系统的负载端稳压电路及其控制方法。

背景技术

无线电能传输技术是一种综合利用电力电子技术、磁场耦合技术和现代控制理论等，通过能量发送端和能量负载端之间的耦合磁场实现电能从静止电源系统向一个或多个移动用电设备的非电气直接接触电能传输的新技术。该技术实现了能量的无线传输，避免了导体连接部由于摩擦，腐蚀，和接触不良等原因造成的安全问题，特别适合应用于水下、易燃易爆等场合，具有很好的应用前景。

无线电能传输系统常采用谐振的方式使系统的输出功率最大化。在实际应用中，无线电能传输系统的负载往往是要求可变的，但是在能量传输的过程中，负载的变化会造成系统工作频率的漂移和电流的突变，最终导致输出电压不稳定。另一方面，无线电能传输系统通常包含较多的储能元件，其系统阶数一般高于3，由于包含非线性开关网络，系统呈现出严重的开关非线性，需要借助复杂的建模方法和参数设计过程来设计稳压控制器。

目前无线电能传输系统的稳压控制一般以电路形式的实现：在原边串联DC-DC变换器，通过调整高频逆变器输入电压的方式调节系统输出电压。1)失谐控制，在原边或者副边通过接入开关电容、相控电感的方式使系统处于调谐或非调谐状态，达到控制输出电压的目的。2)副边串联DC-DC变换器，实现负载端局部稳压控制，以适应不同的负载。3)副边短路解耦控制。在负载端并联一组解耦线圈或者在负载线圈上并联一个断路开关，以一定的频率及占空比控制负载端解耦就可以调节输出电压。4)原边能量注入控制，检测到原边电流过零后，控制器根据系统输出电压的大小判断是否将谐振网络连接到电源注入能量。

上述第1)、第3)和第4)种方法通过斩波的方式调节输出电压，在开关管短路或断路的瞬间产生较大的能量损耗，既加大了系统的成本和体积，又在不同程度上降低了系统的效率和可靠性；第2)种方法只适合于小功率电路，且在系统轻载时谐振电流将发生很大的畸变使系统鲁棒性变差。

发明内容

本发明目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种用于无线电能传输系统的负载端稳压电路及其控制方法。

实现本发明目的采用的技术方案是一种用于无线电能传输系统的负载端稳压电路，其包括交流电压源、能量接收线圈、补偿电容、第一和第二P-Mosfet管、第一和第二N-Mosfet管、第一和第二二极管、滤波电感和滤波电容；

所述能量接收线圈的一端与交流电压源的一端连接，另一端与补偿电容的一极连接；交流电压源的另一端与补偿电容的另一极连接；

所述第一、第二P-Mosfet管的漏极d，第一和第二N-Mosfet管的漏极d连接在一起；第一P-Mosfet管的源极s与第一N-Mosfet管的源极s连接；第二P-Mosfet管的源极s与第二N-Mosfet管的源极s连接；第一二极管的负极与第一P-Mosfet管的源极s连接，第二二极管的负极与第二P-Mosfet管的源极s连接，第一和第二二极管的正极相连；

所述滤波电感的一端与第一P-Mosfet管的漏极连接，另一端与滤波电容的一极连接，波电容的另一极与第一二极管的正极连接。