[发明专利]一种基于直接控制AC-AC变换器的无线电能传输逆变电源

说明书

本发明提出了一种基于直接控制AC‑AC变换器的无线电能传输逆变电源，属于电动汽车无线电能传输技术领域。本发明包括全桥斩波电路、斩波器输出采集电路、FPGA数据处理电路、FPGA输出控制电路构成的系统；外部端口预留为单相工频接入和无线电能传输耦合机构静态输入端接出，提供电动汽车无线充电需求的20kHz电能输出。所述无线电能传输逆变电源具有高效率，高稳定性，体积小等特点。

技术领域

本发明涉及一种基于直接控制AC-AC变换器的无线电能传输逆变电源，属于电动汽车无线电能传输技术领域。

背景技术

目前电动汽车发展中存在两大瓶颈问题：一个是车上的电池问题——从近期的技术角度看，存在体积、重量、价格、材料、安全、充电速度、寿命等多方面问题，此外电池的生产和使用的循环过程属于高污染、耗费资源、破坏生态环境的过程，这些特点给电动汽车的产业化带来困难；另一方面是地面上的充电基础设施问题——由于电池材料特性(电能密度、功率密度等)的限制，电池充电时间长且续航里程短，需要大量、高频率的占用充电或换电设施，给市政建设带来很大困难，这些设施需要占用大量的地面面积，且不利于统一管理，运营维护成本高。同时给车辆使用者带来极大的不便。

发明内容

本发明的目的在于解决现有工频变送为高频形式的逆变电源系统电能损耗大，体积大，稳定性差的问题，提出了一种基于直接控制AC-AC变换器的无线电能传输逆变电源，主要应用于家用小型化电动汽车无线电能传输系统，由工频变送为高频电能形式供给原边线圈进行能量传输，即发射端耦合机构所需的20kHz电能形式的一种无线电能传输逆变电源。

本发明包括全桥斩波电路、斩波器输出采集电路、FPGA数据处理电路、FPGA输出控制电路构成的系统；外部端口预留为单相工频接入和无线电能传输耦合机构静态输入端接出，提供电动汽车无线充电需求的20kHz电能输出。具体所采取的技术方案如下：

一种基于直接控制AC-AC变换器的无线电能传输逆变电源，所述电源包括全桥斩波电路1、发射端耦合机构2、接收端耦合机构3、整流电路4、输出采集电路5、输出采集信号AD转换电路6和FPGA逻辑控制器7；所述全桥斩波电路1的AC电能信号输入端与AC电能信号端相连；所述全桥斩波电路1的20kHz的AC电能信号输出端与所述发射端耦合机构2的电能信号输入端相连；所述发射端耦合机构2的耦合端与所述接收端耦合机构3的耦合端耦合感应相连；所述接收端耦合机构3的电能信号输出端与所述整流电路4的电能信号输入端相连；所述整流电路4的电能输出端即为所述无线电能传输逆变电源的直流电能输出端；所述全桥斩波电路1的20kHz的AC电能信号输出端与所述输出采集电路5的采集信号输入端相连；所述输出采集电路5的采集信号输出端与所述输出采集信号AD转换电路6的转换信号输入端相连；所述输出采集信号AD转换电路6的转换信号输出端与所述FPGA逻辑控制器7的输出信号采集数据输入端相连；所述FPGA逻辑控制器7的控制信号输出端与所述全桥斩波电路1的控制信号输入端相连。

进一步地，所述全桥斩波电路1包括四个IGBT，所述四个IGBT通过两两同向串联后并联端接输入，CE公共端分别接输出的形式进行连接。

进一步地，所述全桥斩波电路1包括四个MOSFET开关管，所述四个MOSFET开关管通过两两同向串联后并联端接输入，CE公共端分别接输出的形式进行连接。

进一步地，所述FPGA逻辑控制器7的处理过程为：

步骤一：控制所述无线电能传输逆变电源系统软启动，并预置控制初始值；

步骤二：所述FPGA逻辑控制器7对所述逆变电源进行一级系统工作状态判断，所述一级系统工作状态包括工作和待机；