[发明专利]一种推挽式ICPT自激起振控制电路及其设计方法

说明书

本发明公开了一种推挽式ICPT自激起振控制电路及其设计方法，推挽式ICPT包括逆变变换器和谐振网络，推挽式ICPT自激起振控制电路包括驱动控制电路和起振电路；驱动控制电路包括比较器U1、比较器U2、电源驱动芯片TPS2812、二极管D1和二极管D2；二、选择合适逆变变换器参数的元器件；三、选择合适驱动控制电路参数和合适起振电路参数的元器件；四、连接构成逆变变换器；五、连接构成谐振网络；六、连接构成驱动控制电路；七、连接构成起振电路。本发明电路结构简单，设计合理，实现方便且成本低，能够快速、有效地实现了自激驱动控制，实用性强，适用范围广，具有良好的推广应用价值。

技术领域

本发明属于自激式ICPT驱动控制技术领域，具体涉及一种推挽式ICPT自激起振控制电路及其设计方法。

背景技术

近年来，能源大数据技术、分布式协同控制、直流电网、电动汽车技术、储电技术、大功率电力电子器件等技术的迅猛发展标志着能源互联网革命的兴起。无线电能传输(WPT)作为能源互联网的重要组成技术，面向设备能量传输环节，解决了传统有线输电的磨损、漏电、火花放电等各种问题，增强了设备对复杂工况的适应能力。

在工程应用中，感应耦合电能传输感应耦合电能传输(Inductive Coupled PowerTransfer，ICPT)系统的耦合距离、原副边线圈夹角及对心度、负载等参数经常发生变化。尤其当ICPT系统的原边采用并联补偿或一些复合补偿时，所选参数变化会使原边谐振网络固有频率发生漂移，从而使工作频率与谐振固有频率不一致，导致松耦合变压器传输效率下降，因而，谐振频率跟踪对于提高ICPT系统的效率、改善ICPT系统对复杂工况的适应能力具有重要意义。目前，对于ICPT控制系统谐振频率跟踪通常采用软件算法或者锁相环芯片硬件方式实现。第一种方法软件算法，通过采集谐振网络频率信号经过比较器处理后获得高低电平信号，然后在微处理器上用算法实现相位关系调节，最终得到与谐振频率相等的驱动信号。此方法程序设计比较复杂，而且谐振频率跟踪过程用时长。第二种方法采用硬件锁相环，首先通过电流互感器检测谐振回路的电流信号，电流信号转换为电压信号，电压信号再经过差分放大后得到电压V_P,然后对V_P进行相位补偿，并与参考电压比较，得到与谐振频率一致的脉冲电压信号,最后将脉冲信号输入到锁相环，锁相环输出一个与V_C频率相同的的脉冲到PWM驱动器控制主电路的开关管的通断。硬件锁相环电路设计复杂，当锁相环的频率较高时，系统受温度影响较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种电路结构简单、设计合理、实现方便且成本低、能够快速有效地频率跟踪、实用性强、适用范围广、具有良好的推广应用价值的推挽式ICPT自激起振控制电路。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种推挽式ICPT自激起振控制电路，所述推挽式ICPT包括逆变变换器和谐振网络，其特征在于：所述推挽式ICPT自激起振控制电路包括驱动控制电路和起振电路；所述逆变变换器包括MOSFET开关管Q1、MOSFET开关管Q2、电感L1、电感L2、电感L3、电阻R2和电阻R5，所述电感L2和电感L3串联后的一端与MOSFET开关管Q1的漏极连接，所述电感L2和电感L3串联后的另一端与MOSFET开关管Q2的漏极连接，所述电感L1的一端与电感L2和电感L3的连接端连接，所述电感L1的另一端为逆变变换器的输入端Vi，所述电阻R5接在MOSFET开关管Q1的栅极与源极之间，所述电阻R2接在MOSFET开关管Q2的栅极与源极之间；所述谐振网络包括并联的电容C2和耦合变压器电感L4，所述电容C2和耦合变压器电感L4并联后的一端与MOSFET开关管Q1的漏极连接，所述电容C2和耦合变压器电感L4并联后的另一端与MOSFET开关管Q2的漏极连接；