[发明专利]一种用于无线能量传输系统频率跟踪的装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于无线能量传输系统频率跟踪的装置及方法，涉及无线能量传输技术领域。本发明装置包括：高频逆变电路、LC谐振回路、电流检测回路、信号调理回路、数字信号处理器和PWM驱动电路，所述数字信号处理器接收所述信号调理电路输出的方波信号，对方波信号进行预处理，输出PWM驱动信号传输至PWM驱动电路，驱动所述高频逆变电路调整采集的交流电的谐振频率。本发明解决了初级发射线圈回路失谐的问题，使LC谐振回路始终工作于谐振的状态，保证无线能量传输系统始终处于谐振的状态。本发明有效地解决了无线能量传输系统出现的失谐所带来的能量传递不稳定、效率低的问题，以保证系统能量输出的稳定。

技术领域

本发明涉及无线能量传输技术领域，并且更具体地，涉及一种用于无线能量传输系统频率跟踪的装置及方法。

背景技术

感应式无线充电器通过电磁波发射线圈进行能量的传输，为保证高效率地传输能量，电磁波发射线圈必须工作在谐振状态。

由于外部环境干扰或仪器误差会导致线路的阻抗发生变化，使得系统参数发生变化，导致发送端谐振频率发生变化，降低了系统传输能量的效率。为使发送端始终工作在谐振状态，需使发送端逆变器的工作频率时刻跟踪发送端的谐振频率。

但现有的频率跟踪算法大多是首先采用鉴相器测量LC谐振回路的电压和电流的相位差，再控制逆变器的工作频率实现谐振频率的跟踪。这种方法需要两路交流采样电路同时采集高频电压电流信号，以及一个鉴相器测量相位差，硬件部分较复杂，成本高。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种用于无线能量传输系统频率跟踪的装置，包括：

高频逆变电路，所述高频逆变电路采集交流电并对所述交流电进行逆变处理，输出谐振频率相同的交流电的大电流信号，并输入至LC谐振回路，所述高频逆变电路接收PWM驱动电路输出的PWM驱动信号，根据所述PWM驱动信号调整采集的交流电的谐振频率并输出调整后谐振频率相同的交流电信号，并将调整后谐振频率相同的交流电信号传输至LC谐振回路；

LC谐振回路，所述LC逆变回路接收所述高频逆变电路输出的大电流信号及调整后谐振频率相同的交流电信号，保持大电流信号谐振频率相同并将大电流信号传输至电流检测回路，保持调整后谐振频率相同的交流电信号谐振频率相同；

电流检测回路，所述电流检测回路接收LC谐振回路传输的大电流信号，并将大电流信号转换为小电流信号传输至信号调理回路；

信号调理回路，所述信号调理回路接收电流检测回路传输的小电流信号，并对小电流信号进行放大、滤波和整形处理转化为方波信号，并将方波信号传输至数字信号处理器；

数字信号处理器，所述数字信号处理器接收所述信号调理电路输出的方波信号，对方波信号进行预处理，输出PWM驱动信号传输至PWM驱动电路；

PWM驱动电路，所述PWM驱动电路接收数字信号处理器传输的PWM驱动信号并传输至所述高频逆变电路，驱动所述高频逆变电路调整采集的交流电的谐振频率。

可选的，信号调理电路，包括：放大电路、滤波电路和整形电路；

所述放大电路对小电流信号进行放大，所述滤波电路对小电流信号进行滤波，所述整形电路对小电流信号进行整形。

可选的，数字信号处理器，包括：周期寄存器、比较寄存器和时基计数器。

可选的，对方波信号进行预处理，包括：

将信号调理回路输出的方波信号视为时钟信号，并在所述时钟信号的上升沿或下降沿时刻触发数字信号处理器的捕获中断，并在捕获中断时读取片内时基计数器的数值；

获取片内时基计数器与系统频率目标值的残差，根据所述残差生成控制信号；

根据所述控制信号获取待调整频率信号；