[发明专利]一种基于单片机控制的谐振式能量无线传输系统

摘要

一种基于单片机控制的谐振式能量无线传输系统，包括输入LC滤波模块、桥式串联谐振模块、LC并联谐振模块、不可控桥式整流模块、输出LC滤波模块和控制器模块，输入LC滤波模块、桥式串联谐振模块和LC并联谐振模块依次连接形成无线能量发射端，不可控桥式整流模块与输出LC滤波模块连接形成无线能量接收端，LC并联谐振模块的感应线圈与不可控桥式整流模块的感应线圈配合，输入LC滤波模块与控制器模块的电流采集端连接，控制器模块的控制端与桥式串联谐振模块连接；控制器模块包括用于通过调节桥式串联谐振模块的谐振频率保证采集到的输入电流稳定在设定范围的能量传输控制单元。本发明模块化和人性化设计、功能完备、适应性强。

主权项

1.一种基于单片机控制的谐振式能量无线传输系统，其特征在于：所述系统包括输入LC滤波模块、桥式串联谐振模块、LC并联谐振模块、不可控桥式整流模块、输出LC滤波模块和控制器模块，所述输入LC滤波模块、桥式串联谐振模块和LC并联谐振模块依次连接形成无线能量发射端，不可控桥式整流模块与输出LC滤波模块连接形成无线能量接收端，所述LC并联谐振模块的感应线圈与不可控桥式整流模块的感应线圈配合，所述输入LC滤波模块与所述控制器模块的电流采集端连接，所述控制器模块的控制端与所述桥式串联谐振模块连接；所述控制器模块包括用于通过调节桥式串联谐振模块的谐振频率保证采集到的输入电流稳定在设定范围的能量传输控制单元；所述控制器模块的32位单片机型号为：MK60DN512ZVLQ104N30D；通过A/D口检测输入电流信号Vsi，接着根据采集的信号，给出H桥的输入信号Vgp和Vap，这两路PWM信号则作用于H全桥电路的四路MOSFET；通过改变PWM的大小，即可直接控制谐振频率的大小；先进行液晶初始化；接着初始化FTM0的FTM_CH1和FTM_CH2通道，使输出两路互补带死区的PWM波；其次配置ADC0_SE15作为A/D采样通道；然后进行定时器中断配置，使能定时器中断；最后进入循环，等待定时器中断；定时器中断服务程序过程为：进入定时器PIT0中断服务程序后，首先判断PIT0是否进入中断，如果没有进入，则中断返回；如果进入，则清中断标志位，保存输入电流IN_I，然后进行数据处理，计算公式如(1‑1)所示；接着，判断second_flag和gpio_get的值，所述second_flag是判断是否进入输入电流的PID调节的变量，所述gpio_get是所述32位单片机的引脚PTA8的值；如果second_flag为1或者gpio_get为0，则对输入电流进行增量式PID调节，使其维持在1A以下；否则，FTM0的FTM_CH1和FTM_CH2通道输出固定30％占空比的PWM波；最后，中断返回；Ii＝IN_I*3.3/(25.6*0.025*255.0)  (1‑1)式(1‑1)中IN_I为输入电流的采样值，Ii为经过折算后的实际输入电流，3.3为A/D口输入允许的最大电压值，其对应的8位A/D转换数字量为255.0，25.6是把电流信号转换成电压信号后放大的倍数，0.0025为把电流信号转换成电压信号的采样电阻值。