一种基于探测线圈检测的双向无线电能传输系统自启动方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于探测线圈检测的双向无线电能传输系统自启动的方法。该方法适用于非接触式电能双向传输系统的自启动。以电能从1侧流向2侧为例，在系统启动阶段，利用2侧采样电阻获取1侧高频逆变电压的相位信息，并将其作为2侧控制器的输入以使得2侧控制器输出满足系统相位要求的控制脉冲。在系统自启动过程完成后，2侧的控制器产生一个关断信号用以将采样该电阻切除，消除电路正常工作时在采样电阻上的损耗；同时，1侧和2侧的输入电压均转入至正常电压等级以执行能量的高效无线双向传输。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及一种双向无线电能传输系统自启动的方法，尤其适用于需要能量双向 流动的无线电能传输领域。
技术介绍
双向无线电能传输系统由于其能够实现能量的双向流动，因而在1侧和2侧具有 对等的拓扑，特别适用于电动汽车之间的无线供电。由于电动汽车车载电池的储能有限，当 能量从一电动汽车无线传输至另一电动汽车时，必须要有较高的功率因数。而使系统能够 有较高的功率因数与系统的启动过程密不可分；只有在系统能够实现正常的自启动后，能 量才能高效地进行流动。迄今为止，对双向无线电能传输的自启动过程尚未有一种完整的 解决方案。目前使用的大都是通过1侧和2侧控制器之间的无线通信来实现，运一定程度 上增加了系统的成本和设计的复杂度。
技术实现思路
[000引专利技术目的：针对上述现有技术，提出一种基于探测线圈检测的双向无线电能传输 系统自启动方法，使得系统能够在精确的相位要求下实现启动。 技术方案：，在所述 双向无线电能传输系统的2侧设有由探测线圈、探测电阻Rp、开关Sl串联形成的探测电路， 所述探测线圈与2侧谐振线圈同轴设置；自启动方法包括电能从1侧传输到2侧的自启动 控制步骤W及电能从2侧传输到1侧的自启动控制步骤；其中，电能从1侧传输到2侧的自 启动控制步骤包括：Al)，通过2侧控制器控制开关Sl闭合；[000引A2)，通过1侧控制器控制1侧变换器输出电压IU幅值为，并通过2侧 控制器控制2侧变换器不工作，Vi为1侧变换器连接的电源电压； A3)，采集探测电阻Rp两端电压信号并发送至2侧控制器；[000引 A4)，2侧控制器从电压信号中得到电压U。湘位值，然后输出驱动脉冲到2侧变换 器，使2侧变换器输出电压Utd的相位滞后电压U3b相位90° ;[000引A5)，通过2侧控制器控制开关Sl断开，控制1侧变换器和2侧变换器开始无线电 能传输状态，电能从1侧传输到2侧的自启动控制完成； 电能从2侦Il传输到1侧的自启动控制步骤包括： BI)，通过2侧控制器控制开关Sl闭合；[001引B2)，通过1侧控制器控制1侧变换器输出电压IU幅值为 ，并通过2侧 控制器控制2侧变换器不工作；B3)，采集探测电阻Rp两端电压信号并发送至2侧控制器；B4)，2侧控制器从电压信号中得到电压U。湘位值，然后输出驱动脉冲到2侧变换 器，使2侧变换器输出电压Utd的相位超前电压U 3b相位90° ;B5)，通过2侧控制器控制开关Sl断开，控制1侧变换器和2侧变换器开始无线电 能传输状态，电能从2侧传输到1侧的自启动控制完成。进一步的，2侧的谐振线圈与探测线圈的线圈半径比为2~3:1，应数比为8~ 10:1。 进一步的，通过调节1侧控制器输出的驱动脉冲重叠角a来控制电压Ugb幅值大 小。 有益效果：本专利技术提供的一种基于探测线圈检测的双向无线电能传输系统自启动 方法，结合双向无线电能传输系统的启动方法，利用探测线圈探测某一侧的相关参数，并将 其作为另一侧控制器的输入，W使得系统能够W准确的相位要求实现自启动。 本专利技术的特点是仅利用探测线圈探测某一侧的参数来实现双向无线电能传输系 统自启动的相位要求。装置简单，控制方便，不需要额外增加通信装置，误动作小，可靠性 高。本专利技术利用系统的自身参数，能够实现系统自启动相位的精确要求，使得系统正常工作 时的具有较高的功率因数、同时在系统完成自启动后，将探测电阻切除，减少了由于探测线 圈与强磁场禪合而产生的附加损耗。【附图说明】 图1为双向无线电能传输系统结构图； 图2为1侧2侧及探测线圈的结构图； 图3为系统启动时的系统等效电路图； 图4为基于驱动脉冲重叠角控制的电能变换器输出电压波形图。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术做更进一步的解释。，其双向无线电能传 输系统的结构如图1所示，包括拓扑结构对称的1侧和2侧。1侧包括电池1、变换器ULCL 型谐振网络、控制器1;变换器1为单相全桥可逆整流器，连接电池1和IXL型谐振网络；IXL 型谐振网络包括串联滤波电感Lm、并联电容ClW及线圈L1。2侧包括电池2、变换器2、控制 器2、1XL型谐振网络；变换器2为单相全桥可逆整流器，单相全桥可逆整流器连接电池2和 IXL型谐振网络；L化型谐振网络包括串联滤波电感L。、并联电容CzW及线圈L2。2侧还包 括由探测线圈、探测电阻Rp、开关Sl串联形成的探测电路，探测线圈与2侧谐振线圈攻同 轴设置。控制器就选用TMS320F2812DSP为主控忍片的控制器。 本实施例中，如图2所示，1侧的圆形谐振线圈L和2侧圆形谐振线圈R,具有相同 的电气参数及外形结构，谐振线圈L和Ry分别对应图1的拓扑结构中的线圈Li、L2。探测线 圈亦为圆形，2侧的谐振线圈把与探测线圈的线圈半径比为2~3:1，应数比为8~10:1， 从结构上保证探测线圈的轻便。同时探测电阻Rp选取大阻值W减小损耗；开关Sl为MOS 管，由2侧控制器2控制。 在I侧和2侧进行能量交互时，谐振线圈L和R义间通过互感M禪合，谐振线圈T, 和探测线圈之间通过互感Mpi禪合，谐振线圈Ry和探测线圈之间通过互感MP2禪合。本实施 例中，若探测线圈电感为Lp,系统的参数配置成Lm=L。=Li=Lz=Lp=LCi=Cz=C，在系 统的谐振角频率《=1/sqrt (LC)时，系统无线能量传输的有功功率心sin0， 系统无线能量传输的无功功率，斯,,COSJ，:其中，U。历1侧变换器1输出电压， 化d为2侧变换器2输出电压，0为U。讯电压U。之间的相位差。根据上式，当电能从1侧 流向2侧时，要求电压Ugb的相位超前电压UCd的相化即0〉〇,且当0=90°时，无功功率 Q=0,有功功率达到最大，系统的功率因数为1 ;当电能从2侧流向1侧时，要求电压IU的 相位滞后电压化d相位，即0<〇,且当0 =- 90°时，无功功率Q=O,有功功率达到最大， 当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于探测线圈检测的双向无线电能传输系统自启动方法，其特征在于：在所述双向无线电能传输系统的2侧设有由探测线圈、探测电阻RP、开关S1串联形成的探测电路，所述探测线圈与2侧谐振线圈同轴设置；自启动方法包括电能从1侧传输到2侧的自启动控制步骤以及电能从2侧传输到1侧的自启动控制步骤；其中，电能从1侧传输到2侧的自启动控制步骤包括：A1)，通过2侧控制器控制开关S1闭合；A2)，通过1侧控制器控制1侧变换器输出电压Uab幅值为并通过2侧控制器控制2侧变换器不工作，V1为1侧变换器连接的电源电压；A3)，采集探测电阻RP两端电压信号并发送至2侧控制器；A4)，2侧控制器从电压信号中得到电压Uab相位值，然后输出驱动脉冲到2侧变换器，使2侧变换器输出电压Ucd的相位滞后电压Uab相位90°；A5)，通过2侧控制器控制开关S1断开，控制1侧变换器和2侧变换器开始无线电能传输状态，电能从1侧传输到2侧的自启动控制完成；电能从2侧传输到1侧的自启动控制步骤包括：B1)，通过2侧控制器控制开关S1闭合；B2)，通过1侧控制器控制1侧变换器输出电压Uab幅值为并通过2侧控制器控制2侧变换器不工作；B3)，采集探测电阻RP两端电压信号并发送至2侧控制器；B4)，2侧控制器从电压信号中得到电压Uab相位值，然后输出驱动脉冲到2侧变换器，使2侧变换器输出电压Ucd的相位超前电压Uab相位90°；B5)，通过2侧控制器控制开关S1断开，控制1侧变换器和2侧变换器开始无线电能传输状态，电能从2侧传输到1侧的自启动控制完成。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谭林林，颜长鑫，黄学良，郭金鹏，王维，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32