[发明专利]一种感应式无线供电系统双闭环恒定输出电流控制方法

摘要

一种感应式无线供电系统双闭环恒定输出电流控制方法，其步骤是外环控制基于短时傅里叶变换方法实时处理原边高频逆变器的输出电压和输出电流信号，计算谐振电路的等效阻抗并判断阻抗相角是否在阈值范围内，若超出阈值，则启动自动调频模块，并重复计算及判断原边谐振电路的等效阻抗，直到系统工作于谐振状态。内环控制计算高频逆变器输入电压理论值并对其校正，作为内环控制的输入电压参考值；根据输入电压的参考值和测量值(高频逆变器的实际输入电压)之间的偏差，实时计算消除该偏差的开关信号占空比，并输出相应的开关脉冲信号。双闭环恒定输出电流控制能够有效地控制感应式无线供电系统能量输出，提高无线电能传输质量。

主权项

一种感应式无线供电系统双闭环恒定输出电流控制方法，其步骤为：A、外环控制：A1、外环控制器(1)根据当前的开关工作频率产生开关信号，控制高频逆变器(2)的输出电压频率；A2、输出电压传感器(3a)、输出电流传感器(3b)将检测出的高频逆变器(2)输出电压信号、输出电流信号，经信号处理单元(4)进行信号放大、滤波、模数转换后，得到高频逆变器(2)的输出电压数字信号、输出电流数字信号，送外环控制器(1)；A3、外环控制器(1)对信号处理单元(4)送来的输出电压数字信号、输出电流数字信号，应用短时傅里叶变换计算得到输出电压数字信号的基波分量输出电流数字信号的基波分量A4、外环控制器(1)计算得出原边谐振电路的等效阻抗等效阻抗的幅值为ZP、相角为θP；若相角θP的绝对值|θP|大于相角阈值θH，则外环控制器(1)，调节当前的开关工作频率，转A1步；若相角θP的绝对值|θP|小于相角阈值θH，进行以下A5步的操作；A5、外环控制器(1)将高频逆变器(2)的输出电流数字信号的基波分量与预设的原边谐振电流参考值IP进行比较，得到偏差值ei，并计算得出消除该偏差值ei对应的高频逆变器(2)输入电压变化量Δu；B、内环控制：B1、内环控制器(6)将A5步中得到的高频逆变器(2)输入电压变化量Δu与高频逆变器(2)输入电压理论值u0相加，作为内环控制的高频逆变器(2)输入电压参考值Vref，Vref＝u0+Δu；B2、高频逆变器(2)输入端接入有Buck直流变换器(5)，输入电压传感器(5a)检测Buck直流变换器(5)输出端的电压得到高频逆变器(2)的输入电压VDC；并将高频逆变器(2)的输入电压VDC送信号处理单元(4)进行放大、滤波、AD转换后，再送入内环控制器(6)；B3、内环控制器(6)将B1步得到的电压参考值Vref和B2步中测得的高频逆变器(2)的输入电压VDC相减，得到输入偏差值ev，ev＝Vref‑VDC，并计算得到消除该输入偏差值ev的Buck直流变换器(5)占空比控制量D；B4、内环控制器(6)控制Buck直流变换器(5)的占空比为占空比控制量D。