一种串联补偿双有源无线电能传输系统的控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种串联补偿双有源无线电能传输系统的控制方法，包括副边采样电路采集交流侧输出电流i

Method for controlling series compensation double active radio energy transmission system

The invention discloses a method for controlling a series compensated double active radio energy transmission system, comprising a sub side sampling circuit to acquire an output current of an alternating current side I

【技术实现步骤摘要】
一种串联补偿双有源无线电能传输系统的控制方法
：本专利技术属于无线电能传输
，具体涉及一种串联补偿双有源无线电能传输系统的控制方法。
技术介绍
：现有的串联补偿双有源无线电能传输系统由原边全桥变换器、发射侧线圈及其补偿电容，副边全桥变换器、接受侧线圈及其补偿电容构成，其拓扑结构如图1所示。串联补偿双有源无线电能传输系统，由于双边具有有源特性，可以主动调整接受侧输出电压，适应大负载变化范围应用场合，效率高。由于具有完全对称的特性，因此能够实现能量的双向传递。串联补偿双有源无线电能传输系统控制方法方面，目前最简单的是纯移相调制策略。该控制方法只有一个控制量，两侧全桥变换器工作在50％固定占空比状态，通过控制两个全桥变换器的移相角改变移相角的大小和正负，可以控制传输功率的大小和方向。这个控制方法实现简单，但是由于两个全桥变换器工作在固定占空比，移相角的引入引起大量的无功电流，因此损耗巨大，系统效率低。串联补偿双有源无线电能传输系统的另一种控制方法是双PWM控制方式。即两个全桥变换器都采用PWM控制，控制两个变换器的输出电压，为了优化效率维持两个全桥变换器移相角为90度固定值。这种控制方法由于没有无功电流的引入，系统效率高。但是由于两个全桥变换器都采用PWM控制，全桥变换器都是工作在硬开关状态，开关损耗大；PWM控制中占空比的调整需要通信系统的引入，增加系统成本。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷，提供了一种串联补偿双有源无线电能传输系统的控制方法，该控制方法原边副边两个全桥变换器都采用固定频率下的PLL控制与PWM控制相结合的控制方法，无需通信装置条件下，实现输出电压的稳定，能量的双向传输，使得两个全桥变换器都工作在软开关状态下，提高系统效率。为达到上述目的，本专利技术是通过以下技术方案来实现的：一种串联补偿双有源无线电能传输系统的控制方法，包括以下步骤：1)副边采样电路分别采集直流侧输出电压Vo的幅值，以及交流侧输出电流i2的相位送入副边控制器；2)将步骤1)中采集到的直流侧输出电压Vo与直流侧输出参考值Voref做差比较，其差值经过PI调节器整定，得到副边全桥变换器占空比D2；3)将步骤2)得到的副边全桥变换器占空比D2经过交流侧输出电流i2的相位过零点作为时间基准，副边控制器采用PLL控制与PWM控制相结合的工作方式，副边控制器计算出副边全桥变换器驱动信号时序，经驱动电路，驱动相应副边全桥变换器开关器件；4)原边采样电路分别采集直流侧输入电压Vin的幅值，以及交流侧输入电流i1的相位送入原边控制器；5)将步骤4)中采集到交流侧输入电流i1的相位过零点作为时间基准，原边控制器调整原边全桥变换器的占空比D1，输出原边全桥变换器驱动信号时序，经驱动电路，驱动相应原边全桥变换器开关器件，原边控制器采用PLL控制与PWM控制相结合的工作方式，使得原边开关管开通时，交流侧输入电流i1的相位过零。本专利技术进一步的改进在于，步骤3)中，以交流侧输出电流i2在相位过零作为计时起点，副边控制器控制副边全桥变换器的相位延迟，在相位延迟时间段，使得i2被短路，从而实现副边全桥变换器占空比D2的调整，控制直流侧输出电压Vo稳定。本专利技术进一步的改进在于，步骤3)中，交流侧输出电流i2在相位延迟时间结束后，副边控制器控制副边全桥变换器开关管关断，交流侧输出电流i2通过副边全桥变换器二极管续流，交流侧输出电流i2过零时自然关断，实现副边全桥变换器的ZCS软开关。本专利技术进一步的改进在于，步骤5)中，通过采样检测到交流侧输入电流i1的相位，原边控制器不断调整原边全桥变换器的占空比D1，实现原边全桥变换器开关管开通时交流侧输入电流i1恰好过零，原边控制器计算出原边全桥变换器驱动信号时序，经驱动电路，驱动相应原边全桥变换器开关器件，实现原边全桥变换器开关管的ZVS软开关。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术进一步的改进在于，采用固定频率下的PLL控制与PWM控制相结合的控制方法，输出电压的稳定的同时，实现了两侧全桥变换器工作在软开关状态下，提高系统效率。进一步地，本专利技术通过采样谐振电流实现控制，控制系统无需通信装置，节约了成本，增加了系统的可靠性。进一步地，本专利技术由于副边整流器采用有源全桥变换器，原边副边的控制结构完全相同，能够实现能量的双向传递。进一步地，原边控制器和副边控制器都采用PLL控制与PWM控制相结合的工作方式，两侧变换器单独定频控制，通过电流相位检测，实现输出电压稳定，两边同时实现软开关附图说明：图1为串联补偿双有源无线电能传输系统；图2为串联补偿双有源无线电能传输系统的控制方法结构框图；图3为串联补偿双有源无线电能传输系统的运行波形图。具体实施方式：下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。以下结合附图对本专利技术做出进一步的说明。如图1所示，串联补偿双有源无线电能传输系统，包括原边电路和副边电路组成。其中原边电路包括：有开关管S1～S4构成原边全桥变换器、原边采样电路、原边控制器和原边驱动电路。其中副边电路包括：由S5～S8构成的副边全桥变换器、副边采样电路、副边控制器和副边驱动电路。串联补偿双有源无线电能传输系统的控制方法结构框图，如图2所示。首先，副边采样电路分别采集直流侧输出电压Vo的幅值，以及交流侧输出电流i2的相位送入副边控制器；将采集到的直流侧输出电压Vo与直流侧输出参考值Voref做差比较，其差值经过PI调节器整定，得到副边全桥变换器占空比D2。然后，以交流侧输出电流i2的相位过零点作为时间基准，交流侧输出电流i2在相位过零后，副边控制器控制副边全桥变换器开关管S6和S8导通，使得i2被短路(1-D2)*T时间，其中T为开关周期。交流侧输出电流i2在相位过零(1-D2)*T时间后，副边控制器控制副边全桥变换器开关管S6和S8的关断时，交流侧输出电流i2通过副边全桥变换器二极管D5和D7续流，从而实现副边全桥变换器占空比D2的调整，控制直流侧输出电压Vo稳定。副边控制器采用PLL控制与PWM控制相结合的工作方式，副边控制器计算出副边全桥变换器驱动信号时序，经驱动电路，驱动相应副边全桥变换器开关器件；最后，原边采样电路分别采集直流侧输入电压Vin的幅值，以及交流侧输入电流i1的相位送入原边控制器，将采集到交流侧输入电流i1的相位过零点作为时间基准，原边控制器调整原边全桥变换器的占空比D1，通过采样检测到交流侧输入电流i1的相位，原边控制器不断调整原边全桥变换器的占空比D1，实现原边全桥变换器开关管开通时交流侧输入电流i1恰好过零。原边控制器采用PLL控制与PWM控制相结合的工作方式，计算出原边全桥变换器驱动信号时序，经驱动电路，驱动相应原边全桥变换器开关器件，实现原边全桥变换器开关管的ZVS软开关。该控制策略下，串联补偿双有源无线电能传输系统的运行波形图如图3所示。在无需通信设备的条件下，控制输出电压的稳定的同时，实现了两侧全桥变换器工作在软开关状态下，提高系统效率。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种串联补偿双有源无线电能传输系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)副边采样电路分别采集直流侧输出电压V

【技术特征摘要】
1.一种串联补偿双有源无线电能传输系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)副边采样电路分别采集直流侧输出电压Vo的幅值，以及交流侧输出电流i2的相位送入副边控制器；2)将步骤1)中采集到的直流侧输出电压Vo与直流侧输出参考值Voref做差比较，其差值经过PI调节器整定，得到副边全桥变换器占空比D2；3)将步骤2)得到的副边全桥变换器占空比D2经过交流侧输出电流i2的相位过零点作为时间基准，副边控制器采用PLL控制与PWM控制相结合的工作方式，副边控制器计算出副边全桥变换器驱动信号时序，经驱动电路，驱动相应副边全桥变换器开关器件；4)原边采样电路分别采集直流侧输入电压Vin的幅值，以及交流侧输入电流i1的相位送入原边控制器；5)将步骤4)中采集到交流侧输入电流i1的相位过零点作为时间基准，原边控制器调整原边全桥变换器的占空比D1，输出原边全桥变换器驱动信号时序，经驱动电路，驱动相应原边全桥变换器开关器件，原边控制器采用PLL控制与PWM控制相结合的工作方式，使得原边开关管开通时，交流侧输入电流i1的相位过零。2....

【专利技术属性】
技术研发人员：雷万钧，刘奉华，段国朝，崔耀，郑沛坤，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61