[发明专利]一种双向无线充电系统的同步控制方法

说明书

本发明公开了一种双向无线充电系统的同步控制方法，所述同步控制方法包括如下步骤：开机后对所述双向无线充电系统的互感进行计算，并根据输出电压或电流的参考值计算出同步时副边整流器的参考旁路占空比；当输出电压或电流上升至参考值时，开启功率环与同步环，并对功率环的输出旁路占空比赋初值；其中，所述功率环进行输出旁路占空比的闭环控制；所述同步环进行同步信号的闭环移相控制，进而控制同步信号与副边整流器输入电流过零点的相位同步。本发明可以实现副边整流器Mos的零电压开通，不需要交流传感器，降低了系统成本并提升可靠性，解决了双向无线充电系统中原副边控制器晶振频率偏差导致的相位扰动问题。

技术领域

本发明涉及无线充电技术领域，具体地说，涉及一种双向无线充电系统的同步控制方法。

背景技术

无线充电技术可以将电能以非接触的形式从电源传输至负载，具有方便快捷、安全可靠的优点。在电动汽车充电领域，双向无线充电技术可以实现车辆端与电网之间的双向能量调配，可以提升能源的利用效率与电网的供电灵活性，具有广阔的应用前景。

在双向无线充电系统中，原边与副边各自采用独立的控制器，输出频率相同的控制信号，但由于不同控制器晶振频率存在微小的偏差，在控制过程中原副边控制信号的相位差会产生周期性变化，导致输出功率振荡。即使原副边控制器进行无线通讯，现有的无线通讯手段如蓝牙、wifi等都具有ms级的通信延时，而无线充电系统的控制信号周期一般为μs级，难以满足控制信号的实时同步需求，并且无线通讯信号容易受电磁干扰的影响，对系统的安全性与稳定性不利。

因此，为了保证双向无线充电系统功率传输的稳定性，需要合适的相位同步方法对原副边控制信号的相位差进行控制。目前现有的技术可以分为两种，第一类通过在副边增加额外的硬件设备来间接获取原边的相位信息进行同步，比如增加辅助线圈或交流电流传感器进行高频电流采样，进而对原副边的相位差进行控制。这种方法对采样部分的硬件精度要求较高，并且当电流谐波含量较高时，采样得到的相位信息会产生偏移，需要进行补偿，使系统的成本与设计复杂度增加。第二种不需要额外的硬件电路，仅需要负载的直流信息，通过扰动法跟踪输出电流极值或有源整流桥闭环旁路相位角极值进行相位同步。这种方法不受系统参数漂移与失谐的影响，但系统性能受扰动周期与扰动量的影响，当原副边控制器频率差较大时，存在输出纹波较大的缺点，并且扰动法仅适用于有源整流桥的对称旁路控制(整流电路电流与电压基波同相)，对于可实现整流桥Mos软开关的软开关旁路控制(整流电路电流超前电压基波)，输出电流或整流电路旁路相位角的极值不对应同步点，此时扰动法无法实现相位同步。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双向无线充电系统的同步控制方法。本发明可以实现副边整流器的零电压开通与同步控制，降低了系统成本并提升可靠性，解决了双向无线充电系统中原副边控制器晶振频率偏差导致的相位扰动问题。

本发明的技术方案如下：一种双向无线充电系统的同步控制方法，所述双向无线充电系统包括原边电路和副边电路；所述原边电路包括与直流电压源连接的逆变电路，逆变电路的输出端连接有原边串联补偿电容和发射线圈；所述副边电路包括与负载连接的副边整流器，副边整流器的输入端连接有副边串联补偿电容和接收线圈；所述双向无线充电系统通过对副边整流器的输出旁路占空比与同步信号的相位占空比的控制，实现双向无线充电系统的输出电压或电流以及输出功率方向的控制，所述同步控制方法包括如下步骤：

步骤1、开机后原边电路进行小功率输入，副边整流器进入不控整流模式，对所述双向无线充电系统的互感进行计算，并根据输出电压或电流的参考值计算出同步时副边整流器的参考旁路占空比；

步骤2、当输出电压或电流上升至参考值时，开启功率环与同步环，并对输出旁路占空比赋初值；其中，所述功率环进行输出旁路占空比的闭环控制，减少输出电压或电流与参考值的误差；所述同步环进行同步信号的闭环移相控制，减少输出旁路占空比与参考旁路占空比的误差，进而控制同步信号与副边整流器输入电流过零点的相位同步。