电动汽车无线充电系统频率跟踪方法技术方案

本发明专利技术提供了一种电动汽车无线充电系统频率跟踪方法，涉及无线充电领域，主要解决现有的电动汽车无线充电系统进行充电时受到外界干扰造成充电效率低的问题。系统包括：高频逆变电路、LC谐振电路、频率跟踪电路。高频逆变电路用于产生与LC谐振电路频率一致的高频信号使整个系统谐振；频率跟踪电路用于检测无线发射端电压、电流相位并经过一系列调节后向高频逆变电路输出PWM驱动信号；LC谐振电路用于构成谐振系统，保证能量高效传递。方法包括：采集电压和电流信号进行FFT变换获得相位差；将相位差利用锁相处理做PI运算得到调整后的频率；将调整后的频率作为高频逆变电路的PWM驱动信号频率产生高频电流形成谐振系统传递能量。本发明专利技术利用电压电流基波相位的谐振式锁相环的方法来跟踪系统谐振频率，可以有效的保证系统保持谐振状态并且有较高的充电效率。

Frequency tracking method of electric vehicle wireless charging system

The invention provides a wireless charging system for electric automobile frequency tracking method, relates to the field of wireless charging, which mainly solves the existing wireless charging system for electric automobile charging by the external interference caused by the problem of low charging efficiency. The system includes high frequency inverting circuit, LC resonant circuit and frequency tracking circuit. High frequency inverter circuit for generating a high-frequency signal with LC resonant circuit make the system resonant frequency; frequency tracking circuit for detecting wireless transmitter voltage and current phase and after a series of adjustment to the output of high frequency inverter circuit of PWM drive signal; LC resonant circuit is used to form a resonant system, ensure the efficient energy transfer. The method comprises: collecting voltage and current signals phase difference is obtained by FFT transform; the phase difference processing of PI operation frequency adjusted by phase locked; the adjusted frequency as high frequency inverter circuit of PWM drive signal frequency of the high-frequency current generated by the energy transfer form a resonant system. In the invention, the resonant frequency of the system is tracked by the resonant phase-locked loop of the fundamental phase of the voltage and current, and the system can effectively guarantee the resonant state of the system and has higher charging efficiency.

【技术实现步骤摘要】
电动汽车无线充电系统频率跟踪方法
本专利技术涉及无线充电领域，尤其是电动汽车的磁耦合谐振式无线充电系统的频率跟踪方法。
技术介绍
目前地球矿石燃料资源紧缺，环境污染严重，电动汽车(EV)作为绿色环保汽车将逐渐取代传统燃料汽车主导汽车市场。电动汽车能广泛使用的关键是电池供电的延续问题。现有的充电方式是车载充电机和外置充电桩，这两种属于有线充电方式。有线充电方式缺点例如：容易产生火花，容易磨损，不易维护，并且插拔充电每次只能对一辆汽车充电，而且充电器输出高电压会引起一系列安全问题。无线电能传输技术(WirelessPowerTransfer，WPT)的出现使得电动汽车的供电有了新的选择，使用无线电能传输可以有效的克服上述的缺点。目前发展潜力比较大的无线充电方式是磁耦合谐振式无线充电方式，该充电方式利用电路谐振的原理传递能量，在电路谐振时回路中电流最大从而发射端与接收端线圈耦合最强，能量交换最强。但是目前利用现有的磁耦合谐振式无线充电方式进行充电时系统容易受外界干扰导致失谐从而造成充电效率下降。
技术实现思路
本专利技术提供了一种电动汽车无线充电系统频率跟踪方法，主要解决现有的电动汽车无线充电系统进行充电时受到外界干扰造成充电效率低的问题。本专利技术的一种电动汽车无线充电频率跟踪系统，包括：高频逆变电路、LC谐振电路、频率跟踪电路；其中，所述的高频逆变电路，用于产生与LC谐振电路频率一致的高频电流，使整个系统发生谐振；所述的LC谐振电路，用于构成谐振系统使能量传递最大化；所述的频率跟踪电路，用于捕获电压电流相位差并经过一系列调节后作为高频逆变电路的PWM驱动信号。其中，所述的高频逆变电路包括：MOS管全桥逆变电路和PWM驱动电路；所述的PWM驱动电路以频率跟踪电路调整后的频率作为PWM频率来驱动MOS管全桥逆变电路；所述的MOS管全桥逆变电路根据PWM驱动电路的驱动信号，改变输出信号的频率。其中，所述的LC谐振电路包括：发射端和接收端分别为电容和电感串联构成谐振系统，为传递能量的电路部分，电感为铜漆包线。其中，所述的频率跟踪电路包括：电压电流检测电路、FFT相位捕获环节、比例积分调节环节、锁相环环节；其中，所述的电压电流检测电流采用电压电流互感器的方式对谐振系统的发射端电路进行电压电流检测；所述的FFT相位捕获环节采用DSP控制器对电压电流信号进行FFT计算获得相位差；所述的比例积分调节环节采用DSP控制器对由FFT获得的相位差进行比例积分运算获得频率偏移；所述的锁相环环节采用DSP控制器将频率偏移信号调整为与发射端电路频率一致的PWM信号供给PWM驱动电路。本专利技术的一种电动汽车无线充电系统频率跟踪方法，包括下列步骤：S1、利用电压电流检测电路和DSP控制器相位捕获运算捕获电压电流基波相位；S2、利用DSP控制器捕获的相位差进行比例积分运算调节获得频率偏差；S3、利用DSP控制器对频率偏差进行调节获得与发射端电路频率一致的PWM信号；S4、将PWM信号输入高频逆变电路使整个系统谐振。其中，步骤S1中具体包括：采用电压电流互感器的方式对谐振系统的发射端电路电压电流进行检测，将检测后的信号输入DSP进行FFT计算获得相位差。其中，步骤S2中具体包括：将FFT计算后的相位差进行PI运算调节获得频率偏差并输入锁相环中进行频率调节跟踪。本专利技术的电动汽车无线充电频率跟踪装置及方法，可以使系统的电源频率与发射端接收端的谐振频率保持一致，保证系统有较高的充电效率。【附图说明】图1为本专利技术频率跟踪装置图；图2为本专利技术频率跟踪方法图；图3为本专利技术系统总原理图。【具体实施方式】经专利技术人研究发现，无线充电系统的能量主要靠发射线圈与接收端线圈耦合的形式传递，线圈之间的耦合程度对能量的传递有重要影响。当两个线圈在位置上出现偏差或者外界干扰因素干扰时，都会引起LC谐振系统频率偏移，造成整个系统失谐，充电效率急速下降。因此对LC谐振系统的固有谐振频率进行实时检测并跟踪变得至关重要，这样可以使接收线圈与发射线圈总保持谐振关系，保证整个系统有较高的充电效率。以下通过实施例进行详细说明。实施例1，本实施例的无线充电频率跟踪系统，如图1所示，包括：高频逆变电路、LC谐振电路、频率跟踪电路。高频逆变电路用于产生与LC谐振电路频率一致的高频电流，使整个系统发生谐振；LC谐振电路用于构成谐振系统传递能量，使充电效率最大化；频率跟踪电路用于捕获电压电流相位差并经过一系列调节后作为高频逆变电路的PWM驱动信号。高频逆变电路包括MOS管全桥逆变电路和PWM驱动电路。PWM驱动电路用于将锁相环输出的电压信号放大供给MOS管全桥逆变电路改变输出频率；MOS管全桥逆变电路用于输出与LC谐振电路固有频率一致的电压信号。LC谐振电路用于将能量以磁耦合的方式传递，采用铜漆包线绕制而成的电感线圈串联电容构成谐振系统。频率跟踪电路包括电压电流检测电路，DSP控制器。电压电流检测电流采用电压电流互感器的方式对谐振系统的发射端电路进行电压电流检测；用DSP控制器对电压电流信号进行FFT计算获得相位差；用DSP控制器对由FFT获得的相位差进行比例积分运算获得频率偏移；用DSP控制器将频率偏移信号调整为与发射端电路频率一致的PWM信号供给PWM驱动电路。实施例2，本实施例的无线充电频率跟踪方法，如图3所示，采用上述实施例1所示的无线充电频率跟踪装置实现，包括下列步骤：S1、利用电压电流检测电路和DSP控制器相位捕获运算捕获电压电流基波相位；S2、利用DSP控制器捕获的相位差进行比例积分运算调节获得频率偏差；S3、利用DSP控制器对频率偏差进行调节获得与发射端电路频率一致的PWM信号；S4、将PWM信号输入高频逆变电路使整个系统谐振。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动汽车无线充电频率跟踪系统，其特征在于包括：高频逆变电路、LC谐振电路、频率跟踪电路；其中，所述的高频逆变电路，用于产生与LC谐振电路频率一致的高频电流，使整个系统发生谐振；所述的LC谐振电路，用于构成谐振系统并保证能量高效传递；所述的频率跟踪电路，用于捕获电压、电流相位差并经过一系列调节后作为高频逆变电路的PWM驱动信号。

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车无线充电频率跟踪系统，其特征在于包括：高频逆变电路、LC谐振电路、频率跟踪电路；其中，所述的高频逆变电路，用于产生与LC谐振电路频率一致的高频电流，使整个系统发生谐振；所述的LC谐振电路，用于构成谐振系统并保证能量高效传递；所述的频率跟踪电路，用于捕获电压、电流相位差并经过一系列调节后作为高频逆变电路的PWM驱动信号。2.如权利要求1所述的电动汽车无线充电频率跟踪系统，其特征在于，所述的高频逆变电路包括：MOS管全桥逆变电路和PWM驱动电路；所述的PWM驱动电路以频率跟踪电路调整后的频率作为PWM频率来驱动MOS管全桥逆变电路；所述的MOS管全桥逆变电路根据PWM驱动电路的驱动信号，改变输出信号的频率。3.如权利要求1所述的电动汽车无线充电频率跟踪系统，其特征在于，所述的LC谐振电路包括：发射端和接收端分别为电容和电感串联构成谐振系统，电感为铜漆包线。4.如权利要求1所述的电动汽车无线充电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张磊，潘文凯，高春侠，徐金海，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37