[发明专利]一种通过调频抑制无线供电系统工频纹波方法

说明书

本发明提出了一种通过调频抑制无线供电系统工频纹波方法，所述工频纹波为整流线路输出电压含有2倍于工频的电压波动，所述调频抑制方法是根据工频整流电压变化通过对高频逆变线路频率进行频率调制，达到在功率的接收端电压或电流抑制工频纹波影响的目的；本发明的有益效果是：减少功率变换级数，提高系统效率，降低生产成本。

技术领域

本发明涉及无线供电领域功率变换器，尤其涉及通过频率调制消除整流后工频纹波的影响。

背景技术

无线功率传输系统通常有4级功率变换和功率耦合线路：工频AC/DC、高频DC/AC、高频AC/DC、高频DC/DC和耦合线圈及其补偿线路。

工频AC/DC，负责把工频交流转换为直流电压，采用有源功率因数调整线路，使得具有较高的功率因数，减小无功分量，但直流母线不可避免具有一定的2倍工频纹波电压。

高频DC/AC把直流电压转换为高频交流，进一步驱动无线功率传输补偿线路及其耦合线圈。

高频AC/DC通常采用整流桥实现，对于大电流应用场合采用同步整流的方式，负责在接收端把高频交流转换为直流，进一步为电池充电。

高频DC/DC部分有两种使用方案：一是位于工频AC/DC和高频DC/AC之间，通过DC/DC调整直流母线电压，达到调整系统输出电压或电流的目的，满足电池充电的需要；二是位于接收端高频AC/DC后面，通过调整根据电池充电电压和电流需要进行电压电流调整。

耦合线圈及其补偿线路，负责通过电磁场实现功率的无线传输，补偿线路则负责线圈的无功补偿，使得高频DC/AC逆变线路功率因数趋近于1，并且实现高频DC/AC逆变线路得开关管零电压导通，减小开关损耗。

无线功率传输传输目前面对的主要问题是效率低，其功耗主要由线盘漏磁和多级功率变换器引起，减少功率变换级数为进一步提高效率有效方案，工频AC/DC、高频DC/AC、高频AC/DC是必不可少的三级功率变换，可以通过调整工频AC/DC输出电压减去高频DC/DC，但面临的问题是2倍工频纹波的影响，在系统输出端带来较大的电压和电流的工频波动，影响系统性能。

本发明针对现有技术存在的问题，提出了一种通过调制高频DC/AC频率抑制工频纹波的方法，提高系统效率，降低生产成本。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，在传统的无线功率传输功率拓扑的架构的基础上，检测工频AC/DC输出的直流母线电压值，根据检测结果对无线功率传输高频DC/AC的开关频率进行调制，实现抑制2倍工频的纹波影响，消去系统输出电压和电流2倍工频纹波。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

系统硬件线路架构：

一种通过调频抑制无线供电系统工频纹波方法，所述方法用于无线功率传输功率系统，其硬件线路架构包含工频AC/DC、高频DC/AC、高频AC/DC和耦合线圈及其补偿线路；工频AC/DC采用有源功率因数调整线路，负责把工频交流转换为直流电压，直流母线电压不可避免具有一定的2倍工频纹波电压；高频DC/AC采用全桥线路或半桥线路，负责把直流电压转换为高频交流电压，进一步驱动无线功率传输补偿线路及其耦合线圈；耦合线圈及其补偿线路，补偿线路由LCC或LCL组成，耦合线圈包含发射线圈和接收线圈；高频AC/DC由整流桥或同步整流线路组成。

系统软件控制：

一种通过调频抑制无线供电系统工频纹波方法，根据无线功率传输的系统输出电压或电流偏差，调整工频AC/DC输出的直流母线电压，当系统输出偏高时降低工频AC/DC输出的直流母线电压，当系统输出偏低时升高工频AC/DC输出的直流母线电压，达到系统输出稳流或稳压的目的。