[发明专利]无线电能传输系统及其移相键控通信前馈补偿方法

权利要求书

1.无线电能传输系统的移相键控通信前馈补偿方法，其特征在于，基于无线电能传输系统，所述系统包括：

直流电源、逆变器、发射侧LC谐振单元、接收侧LC谐振单元、整流器、负载、发射侧通信及控制电路和接收侧通信及控制电路，二者的通信及控制电路分别在两个FPGA板上实现；直流电源通过逆变器连接发射侧LC谐振单元；接收侧LC谐振单元通过整流器连接负载；负载的输出电压经PI调节器连接接收侧PDM控制器，发射侧PDM控制器连接逆变器，接收侧脉冲密度调制器连接整流器；

发射侧通信及控制电路包括脉冲信号、PDM控制器、频率解调器、鉴相器和锁相环；脉冲信号输入到PDM控制器，锁相环、鉴相器和频率调节器依次连接，频率调节器连接到PDM控制器，PDM控制器连接逆变器；

接收侧通信及控制电路包括PI调节器、前馈控制器、PDM控制器、频率调制器、移相器和锁相环；PI调节器通过前馈控制器连接到PDM控制器，频率调制器通过移相器连接到PDM控制器，锁相环连接移相器；

包括以下步骤：

S1：直流电源V_in向系统供电，逆变器将直流电转换为交流电，产生谐振电流i₁，经过磁耦合谐振，感应出电流i₂，经过整流器将交流电转换为负载所需的直流电V_o；

S2：V_o经过数模转化器进入PI调节器，与预设的参考电压比较，PI调节器输出一个控制量，即脉冲密度信号d₂；

S3：将脉冲密度信号d₂送入接收侧的频率调制器，得到一个调制信号：相位角α₂；将提取的谐振电流i₂经过接收侧过零比较器与锁相环，得到一个和它同频率同相位的脉冲信号p₂，再通过移相器将其移相α₂得到脉冲密度信号c₂；

S4：谐振电流i₁经过发射侧过零比较器与锁相环，得到脉冲信号p₁；c₁是系统产生的一个脉冲信号，其频率与系统谐振频率一致；将p₁和c₁送入鉴相器，得到二者的相位差α₁，将其送入频率解调器，解调过程与S3中的调制过程是完全可逆的，得到脉冲密度信号d₁；

S5：将所得脉冲密度信号d₁与c₁送入发射侧的PDM控制器，产生相应的驱动信号V_gs-S1-4控制逆变器，实现WPT系统中移相键控通信的目的；

S6：与此同时，将脉冲密度信号d₂输入至前馈控制器，通过计算得到新的输入信号d₂‘；

S7：将所得脉冲密度信号c₂和d₂‘送入接收侧的PDM控制器，产生相应的驱动信号V_gs-S5-8控制整流器，达到提高输出电压稳定性的目的。

2.根据权利要求1所述的无线电能传输系统的移相键控通信前馈补偿方法，其特征在于，锁相环连接到发射侧LC谐振单元。

3.根据权利要求1所述的无线电能传输系统的移相键控通信前馈补偿方法，其特征在于，负载通过模数转换器和PI调节器连接，锁相环连接到接收侧LC谐振单元。

4.根据权利要求1所述的无线电能传输系统的移相键控通信前馈补偿方法，其特征在于，提取的发射侧LC谐振单元的电流和发射侧锁相环之间，以及提取的接收侧LC谐振单元的电流和接收侧锁相环之间均连接有过零比较器。

5.根据权利要求1所述的无线电能传输系统的移相键控通信前馈补偿方法，其特征在于，发射侧LC谐振单元和接收侧LC谐振单元均包括自感线圈、等效串联电阻和谐振电容；谐振电容、自感线圈和等效串联电阻依次串联。