[发明专利]无线充电接收侧无桥拓扑电流过零点检测电路及检测方法

说明书

本发明公开了一种无线充电接收侧无桥拓扑电流过零点检测电路及检测方法，其输入端与无桥拓扑开关MOS管源极和漏接连接，包括：依次串联连接的分压模块、隔离模块、滤波模块和边沿检测模块；分压模块用于对开关MOS管脉冲信号分压；隔离模块用于将分压模块输出脉冲信号转换为隔离的脉冲信号；滤波模块用于将隔离模块输出脉冲信号中高频分量滤除；边沿检测模块用于对滤波模块输出脉冲信号的下降沿脉冲进行检测，得到无桥拓扑输入电流过零点信号。通过利用无线充电接收侧无桥电路电流过零点时刻同开关MOS管D、S下降沿时刻重合特性，对D、S下降沿进行检测，实现对电流过零点的检测，避免直接检测时多个过零点造成误动作，降低了检测成本。

技术领域

本发明属于无线充电技术领域，具体涉及一种无线充电接收侧无桥拓扑电流过零点检测电路及检测方法。

背景技术

无线充电就是利用电磁感应式、磁耦合谐振式等技术，通过非接触式线圈将能量从一种设备传输至另一种设备。相对于传统的有线充电，无线充电具有高可靠性、环境适应性强以及全自动化无人值守等优点，在新能源电动汽车无人驾驶、无人机等领域迎来了蓬勃的发展。无线充电的整套系统包括发射侧设备、发射侧线圈、接收侧线圈、接收侧设备、负载五部分组成，其中接收侧设备是将交流量变化为直流量的设备。根据现有高校、企业单位以及科研机构的研究成果可知，接收侧为有源整流的无线充电系统效率能够达到90％以上，除了系统自身的电阻损耗外，系统中的无功分量是限制系统能量传输至负载侧的重要因素，因此对于有源整流的无线充电系统，锁相环节承担着调节系统中无功分量的重要作用，在实际应用中通过对电流的过零点检测是实现锁相的一种常用方法，而电流过零点检测的快速、准确性对系统的动态性能及控制精度都有重要的影响。

目前对于有源整流的无线充电系统，电流的过零点检测大多通过直接对电流进行采样，将采样的电流同基准电流进行比较得到一个包含电流过零点的脉冲波形，通过对该脉冲波形的边沿进行检测，得到电流过零点的同步脉冲。

这种对于电流进行直接采样得到电流过零点相位的方法对电流波形的要求非常高，在电流为标准正弦波的时候能够很好的检测出电流的过零点相位信息，但在电流存在干扰、高次谐波以及无线充电耦合机构为非对称参数时候，电流会存在多个过零点现象，直接对电流的零点进行检测就会检测出多个零点，从而造成系统的误动作；此外，对电流的直接采样多用霍尔器件，由于无线充电的频率多为85kHz,霍尔的带宽要能够满足对电流采样频率的要求，用霍尔器件进行电流采样也会增加器件的成本。

发明内容

本发明主要用于解决无线充电接收侧为无桥拓扑的电流过零点采样存在多个过零点的问题，通过对无桥电路特性进行分析，找到电路电压、电流的相位关系，根据电路的特性搭建硬件电路，以达到电流过零点检测的效果，并能够有效克服对电流过零点直接检测中的干扰过零点问题。

为达到上述目的，本发明第一方面提供了一种无线充电接收侧无桥拓扑电流过零点检测电路，所述电流过零点检测电路的输入端分别与所述无桥拓扑的开关MOS管的源极和漏接连接，包括：依次串联连接的分压模块、隔离模块、滤波模块和边沿检测模块；

所述分压模块用于对所述开关MOS管的脉冲信号进行分压；

所述隔离模块用于将所述分压模块输出的脉冲信号转换为隔离的脉冲信号；

所述滤波模块用于将所述隔离模块输出的脉冲信号中的高频分量滤除；

所述边沿检测模块用于对所述滤波模块输出的脉冲信号的下降沿脉冲进行检测，得到所述无桥拓扑的输入电流下降过零点信号，并将所述输入电流下降过零点信号超前T/2个周期得到输入电流上升过零点信号。

进一步地，所述分压模块包括串联连接的串联单元和并联单元；

所述串联单元包括多个串联连接的第一RC子单元，所述第一RC子单元包括并联连接的第一分压电阻和第一分压电容；