[发明专利]具有故障保护功能的无线电能传输电路及其控制方法

说明书

本发明提供了一种具有故障保护功能的无线电能传输电路，包括原边电路和副边电路，所述原边电路用于耦接电源取电，并基于发射线圈Lp发出电磁激励信号；所述副边电路包括用于接收所述电磁激励信号并转换为电流/电压信号的副边谐振补偿单元；耦接所述副边谐振补偿单元的不控整流桥单元；以及耦接于所述不控整流桥单元和负载之间的故障保护单元；其中，所述故障保护单元包括斩波电路、稳压电路和采样控制电路。该电路结构简单、控制容易，能够实现系统的恒压或恒流输出，在负载出现断路故障时，能够迅速切换，达到保护系统的目的。

技术领域

本发明涉及无线输电技术领域，具体涉及一种新型的具有故障保护功能的无线电能传输电路及其控制方法。

背景技术

无线电能传输系统通过无电气连接的形式，将电能向一定距离的负载供电，避免了金属导线接触引发的磨损、触电、火花等问题。由于其安全、可靠、方便的优点，受到广泛的关注和研究。

传统无线电能传输系统采用S型串联补偿结构、P型并联补偿结构、LCL型补偿结构等，在具体的无线电能传输电路中根据原、副边的不同组合有S-S补偿结构、S-P补偿结构、P-S补偿结构、P-P补偿结构、LCL-S补偿结构等。另外，在国际标准SAE J2954中，LCC-LCC补偿结构是推荐标准之一。随着无线电能传输技术的发展，LCC-LCC补偿结构会成为行业的标准之一，具有很大的研究与应用价值。

在电动汽车中应用无线电能传输时，会发生电池组充电接口接触不牢和电池组内部线路故障的情况，造成负载断路。在LCC-LCC系统中，此时副边会继续向电解电容充电，造成电容电压不断上升直至损坏。无线电能传输系统进行负载断路保护的方法主要有两种：(1)在副边不控整流桥两个桥臂中点接入两个反串联MOSFET管，如附图1所示；(2)负载端并联MOSFET管和电阻，如附图2所示。

上述第一种方案在系统发生负载断路故障后，开通两个反串联MOSFET管，使副边短路，由于副边谐振电路具有恒流源的特性，因此不会破坏电路。但是该方法需要使用两个MOSFET管。第二种方法在系统发生负载断路故障后，开通与负载并联的MOSFET管和电阻，该方法仅使用一个MOSFET管，但是并联电阻会消耗大量电能，而且假负载也需要占据一定的体积。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种新型的具有故障保护功能的无线电能传输电路及其控制方法，该电路结构简单、控制容易，能够实现系统的恒压或恒流输出，在负载出现断路故障时，能够迅速切换，达到保护系统的目的。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种具有故障保护功能的无线电能传输电路，包括原边电路和副边电路，所述原边电路用于耦接电源取电，并基于发射线圈Lp发出电磁激励信号；所述副边电路包括：

用于接收所述电磁激励信号并转换为电流/电压信号的副边谐振补偿单元；

耦接所述副边谐振补偿单元的不控整流桥单元；

以及耦接于所述不控整流桥单元和负载之间的故障保护单元；

其中，所述故障保护单元包括斩波电路、稳压电路和采样控制电路；

所述斩波电路包括MOSFET管S3、电阻Rs和二极管D5，MOSFET管S3的漏极耦接所述不控整流桥单元的正极输出端和二极管D5的阳极，二极管D5的阴极耦接负载的正极输入端，MOSFET管S3的源极耦接电阻Rs的一端，电阻Rs的另一端耦接所述不控整流桥单元的负极输出端和负载的负极输入端；

所述稳压电路包括与负载并联耦接的稳压电容Co；

所述采样控制电路分别耦接稳压电容Co和MOSFET管S3，用于采集稳压电容Co两端的电压，与输出电压期望值作比较，并于稳压电容Co两端的电压超出输出电压期望值时，开通所述MOSFET管S3。