[发明专利]一种无线电能传输恒压或恒流输出的频率在线检测方法

说明书

本发明涉及一种无线电能传输恒压或恒流输出的频率在线检测方法，包括具有SP和PP补偿结构的无线电能传输恒压输出的频率在线检测方法以及具有SS和PS补偿结构的无线电能传输恒流输出的频率在线检测方法。通过使C_p与L_pk产生谐振或者使C_p与L_p产生谐振，并使逆变器的工作频率等于该谐振频率，使得系统获得恒压或者恒流特性。本发明通过捕捉发射线圈的电流频率，可以在线式地检测发射侧的谐振频率，实现对发射端的振荡频率精确调节，并且能保证输出恒压或者恒流。

技术领域

本发明涉及非接触式充电系统技术领域，特别是一种无线电能传输恒压或恒流输出的频率在线检测方法。

背景技术

随着电动汽车产业的快速发展，人们对充电系统的安全性、便捷性提出了更高的要求。因此，电动汽车的非接触式充电系统也得到了越来越广泛的应用。它无须使用电缆将车辆和供电电源连接即可快速充电，可以在停车场、住宅、道路等各种场合为各类电动汽车提供充电服务，使随时随地充电变为可能。

当前，汽车无线(非接触式)充电主要有电磁感应、磁场共振以及微波式三种，其中，磁共振式充电在充电距离、效率方面具有优势。该技术是将发射线圈和接收线圈调校为一个谐振系统，当发射端的振荡频率和固有频率相同时，两个线圈同时产生谐振从而实现最大效率的能量传输。

但是，发射、接收线圈会因为传输距离、发热等因素使线圈的感量及补偿电容的容值发生变化时，共振的频率发生变化，传输效率迅速降低。因此，需要增加一个控制电路来调整发射线圈的振荡频率，使原、副两个单元的线圈工作于某一工作状态，使系统获得较优的输出性能。

现有技术中存在基于锁相环的实时频率跟踪电路，这种调谐方法利用锁相环闭环反馈控制的特性，根据发射端输出电流的频率控制PWM控制器输出驱动信号的频率，从而使系统发射端的工作频率始终与谐振频率相同。在发射线圈侧检测谐振状态，即使发射线圈和接收线圈固有的谐振频率不一致，也能通过调节频率的方式，使得发射线圈和接收线圈组成的线圈系统整体谐振，减少了线圈固有谐振频率不一致带来的影响，能够保证较大的输出功率。但基于锁相环的频率跟踪调谐方法无法保证发射线圈和接收线圈均处于谐振的状态，系统传输性能不能达到最优。在负载电阻变化时无法保证输出电压或者电流恒定。在很多的电力电子应用场合中都需要有恒压或者恒流特性，所以锁相环技术不能满足现在的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提出一种无线电能传输恒压或恒流输出的频率在线检测方法，通过捕捉发射线圈的电流频率，可以在线式地检测发射侧的谐振频率，实现对发射端的振荡频率精确调节，并且能保证输出恒压或者恒流。

本发明采用以下方案实现：一种具有SP和PP补偿结构的无线电能传输恒压输出的频率在线检测方法，包括磁耦合系统，在磁耦合系统的发射侧设有直流电压源、全桥逆变电路、原边补偿电容C_p，在磁耦合系统的接收侧设有副边补偿电容C_m、整流电路、滤波电路以及包括锂电池组在内的负载；还包括原边控制模块、原边PWM驱动电路、电流检测电路、副边控制模块以及副边PWM驱动电路；

所述直流电压源的两端分别连接全桥逆变电路的两输入端，全桥逆变电路的一输出端经原边补偿电容C_p连接至磁耦合系统的发射侧一端，全桥逆变电路的另一输出端连接至磁耦合系统的发射侧另一端；磁耦合系统的接收侧与所述副边补偿电容C_m并接，并分别连接至整流电路的两输入端，整流电路的输出端经滤波电路连接至包括锂电池组在内的负载；

所述电流检测电路的输入端连接至磁耦合系统的发射侧，输出端连接至原边控制模块，所述原边控制模块通过原边PWM驱动电路连接至全桥逆变电路，用以控制全桥逆变电路中开关管的工作；所述副边控制模块通过副边PWM驱动电路连接至整流电路，用以控制整流电路中开关管的工作；