[发明专利]一种应用于感应电能传输系统待机模式切换的控制电路及控制方法

说明书

本发明涉及感应电能传输技术领域，具体涉及一种应用于感应电能传输系统待机模式切换的控制电路及控制方法。系统电路拓扑结构的感应电能传输主电路包括：松耦合变压器，LCL‑S补偿拓扑，全桥逆变电路，不控整流桥以及滤波电容C_f。发明解决磁芯过热部分元器件被烧毁的问题，降低发射端电流输入使发射端处于低功耗状态，便于下次快速启动，同时不需增加额外的辅助电路，从而有效减小了传输系统的体积。

技术领域

本发明涉及感应电能传输技术领域，具体涉及一种应用于感应电能传输系统待机模式切换的电路和方法。

背景技术

传统的电能传输方式如插座等具有热插拔特点，容易产生电火花等安全隐患，无法实现电气隔离，维护成本较大，难以满足电动汽车、矿井供电及水下充电等应用场景的需求，因此实现安全高效的感应电能传输十分必要。如何实现感应电能传输中“插拔”状态的切换，降低传输损耗，节省电能成本显得尤为重要。

由于感应电能传输系统主要由直流电源、松耦合变压器、LCL-S补偿网络及电力电子变换器组成，整个系统能够实现无接触式电能传输。在实际运行过程中，在谐振补偿网络的作用下，接收侧的分离会使发射端的电流增大，若不加以限制则会导致电力电子器件过载甚至损毁。

目前，控制IPT系统接收侧分离的方法大致分为两类，一类是加入测量线圈等辅助电路，通过分离时附加的感应线圈上的电压电流变化检测接收端距离，另一类是在接收端安装信号发射装置，通过检测接收端电路状态，给予发射端控制信号决定是否向接收端传递电能。前一类的控制方法加入了额外电路，不利于系统功率密度的提高，且额外线圈的增加可能会对系统感应传输造成干扰，降低系统效率；后一类控制方法虽然能有效控制接收端分离过程，但容易出现信号无法接收导致控制失效等安全隐患，在水下等极端条件并不适用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于感应电能传输系统待机模式切换的控制电路和方法，以解决磁芯过热部分元器件被烧毁的问题，降低发射端电流输入使发射端处于低功耗状态，便于下次快速启动，同时不需增加额外的辅助电路，从而有效减小了传输系统的体积。

本发明的目的是这样实现的：控制电路包括松耦合变压器、LCL-S补偿拓扑、全桥逆变电路、不控整流桥以及滤波电容C_f，直流电源直接接入全桥逆变电路的输入端，全桥逆变电路通过LCL-S补偿拓扑与不控整流连接，不控整流桥的输出端通过滤波电容C_f连接至负载处；LCL-S补偿拓扑包括电感L₁、电容一C₁、电容二C_s以及耦合变压器自感L_p和L_s；全桥逆变电路包括上开关管一Q₁、下开关管一Q₂、上开关管二Q₃以及下开关管二Q₄；不控整流桥包括二极管一D₁、二极管二D₂、二极管三D₃以及二极管四D₄。

本发明还包括以下特征：

1.全桥逆变电路的开关管Q₁、Q₂、Q₃以及Q₄均为180°互补导通，其占空比固定为0.5，上开关管一Q₁和下开关管一Q₂组成超前桥臂Leg A，上开关管二Q₃和下开关管二Q₄组成滞后桥臂Leg B，且超前桥臂Leg A与滞后桥臂Leg B间的相位角为

2.控制方法的步骤如下：

步骤一：系统上电初始阶段，将与系统控制相关软件和硬件初始化，使程序中的输出电压控制器输出设置为0；