[发明专利]故障保护方法及其适用的无线电能传输装置

说明书

本发明提供一种适用于无线电能传输装置的故障保护方法，无线电能传输装置包含发射单元及接收单元，发射单元将输入直流电转换为逆变交流电，接收单元包含主功率线路及输出电容，故障保护方法包含步骤：首先，于无线电能传输装置开始运作时，若接收单元检测其自身处于异常状态，则将主功率线路短路，接着，检测逆变交流电压与逆变交流电流之间的相位关系，产生相位判断信号，以及检测逆变交流电流的幅值，并依据检测结果及预设电流阈值，产生过流判断信号，并藉此产生故障信号，以控制无线电能传输装置停止运作。

技术领域

本发明涉及一种故障保护方法及其适用的无线电能传输装置，特别涉及一种在无线电能传输装置的接收单元处于异常状态时，对无线电能传输进行快速保护的故障保护方法及其适用的无线电能传输装置。

背景技术

随着科技的不断发展与进步，无线电能传输技术得到了越来越多的关注和应用，尤其在某些特定应用环境下，无线电能传输技术与传统电缆供电方式相比，可提高供电的可靠性、便捷性、安全性以及自动化程度，而针对无线电能传输装置，能否在无线电能传输装置发生故障时进行快速保护，自然成为一门重要的课题。

由于对无线电能传输装置的保护需通过无线电能传输装置的发射单元的操作来实现，且无线电能传输装置的发射单元与接收单元相隔一定的物理距离，因此在接收单元发生故障时，现有故障保护方法便利用下列三种方式来对无线电能传输装置进行保护。第一种现有故障保护方法为无线电能传输装置的接收单元经由无线通信将故障信号传递至无线电能传输装置的发射单元，使发射单元依据故障信号进行调整，藉此保护无线电能传输装置。第二种现有故障保护方法为于无线电能传输装置的接收单元并联主动失谐电容阵，以于接收单元发生故障时输出对应的电容值使电路失谐，故发射单元便通过电压电流过零点的时差得知接收单元的故障，进而进行调整以保护无线电能传输装置。第三种现有故障保护方法为于接收单元额外设置电子元件，以于接收单元发生故障时使接收单元的绕组短路，从而使发射单元的绕组的电流增加，因此发射单元可通过检测到发射单元的绕阻的电流增加，而得知接收单元的故障，并进行调整以保护无线电能传输装置。

然而，上述第一种现有故障保护方法由于需经由无线通信传输故障信号，因此对无线电能传输装置进行保护的反应速度受限于无线通信的传输速度，故常因无线通信的延时而无法实时的对无线电能传输装置进行保护，此外在无线通信受到干扰时，更严重影响对无线电能传输装置的保护。而上述第二种现有故障保护方法仅适用于电压与电流某些特定的工作状态，不但有其局限性，且须搭配多组双向开关来使用，导致成本提高，且控制较为复杂不易。至于上述第三种现有故障保护方法则仅适用于接收单元的绕组短路后，发射单元的绕组的电流增加的工作状态，故第三种现有故障保护方法相似于第二种现有故障保护方法而皆无法适用于所有工作状态下的故障情形，同样具有局限性。

因此，如何发展一种可改善上述现有技术的故障保护方法及其适用的无线电能传输装置，实为目前迫切的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种故障保护方法及其适用的无线电能传输装置，使得无线电能传输装置的接收单元发生故障时，无线电能传输装置处于任一工作状态，无线电能装置的发射端皆可通过检测得知故障的情形，并实现对无线电能传输装置的快速保护。

为达上述目的，本发明提供一种适用于无线电能传输装置的故障保护方法，无线电能传输装置包含发射单元及接收单元，发射单元接收输入直流电，且包含开关逆变电路，开关逆变电路将输入直流电转换为逆变交流电，逆变交流电包含逆变交流电压及逆变交流电流，接收单元包含主功率线路，故障保护方法包含步骤：

(a)于无线电能传输装置开始运作时，接收单元检测其自身是否处于异常状态，若检测结果为是，将接收单元的主功率线路短路；

(b)发射单元检测逆变交流电压与逆变交流电流之间的相位关系，以及逆变交流电流的幅值；

(c)根据逆变交流电压与逆变交流电流之间的相位关系，产生相位判断信号；