一种无线充电系统输出能量控制电路及控制方法技术方案

本发明专利技术公开一种无线充电系统输出能量控制电路及控制方法，包括原边电路、副边电路、磁耦合器、负载；原边电路与副边电路通过磁耦合器连接，副边电路与负载连接；原边电路包括顺次连接的交流电源、AC/DC整流变换器、高频DC/AC逆变器以及原边补偿电路；副边电路包括顺次连接的副边补偿电路、高频AC/DC整流器；高频AC/DC整流器包括第一二极管、第二二极管、第一开关器件和第二开关器件。本发明专利技术提供的电路采用第一开关器件和第二开关器件代替了原有的高频AC/DC整流器的两个下侨臂，通过对第一开关器件和第二开关器件的控制，能够实现对副边的输出能量更好的控制，实现对电路的短路或开路保护，且能够提高系统的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种无线充电系统输出能量控制电路及控制方法
本专利技术涉及无线充电领域，特别是涉及一种无线充电系统输出能量控制电路及控制方法。
技术介绍
目前，对于无线充电的能量控制而言，比较常见的一种控制方式是在原边高频交流变换器之前串联DC/DC变换器，通过调整高频逆变器的输入电压，从而调节系统的输出功率。但是由于在原边高频交流变换器之前串联DC/DC变换器，额外增加了系统中变换器的级数，导致电路中的无功功率增大，降低了整体系统可靠性。此外当负载端出现短路或者开路时，电路中的器件会因过流或过压而毁坏。现有技术中是在副边增加短路保护电路或开路保护电路，此方法会增加电路的复杂度，降低整体系统的可靠性。在实际应用的过程中，由于无线充电系统的原、副边无直接的线路连接，因而原、副边控制器之间的通讯通常采用无线通讯的方式。无线通讯的方式不可避免地存在稳定性差、传输速度慢等缺陷。且由于负载处于副边，因而原边串联DC/DC变换器的控制方式需要与副边进行无线通讯才能进行信息交流与反馈从而实现控制与调节，此通讯方法稳定性差、响应时间慢；此外，对于在副边增加开路保护电路或是短路保护电路的方法，需要原边控制器对信息进行判断并进行控制才能实现开路保护或是短路保护，那么由于无线通讯的固有缺陷会导致实现开路保护或是短路保护所需的时间大大延长，进一步降低了整体系统的可靠性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种无线充电系统输出能量控制电路及控制方法，在实现对副边的输出能量更好的控制以及对电路保护的同时提高系统的可靠性。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种无线充电系统输出能量控制电路，包括原边电路、副边电路、磁耦合器、负载；所述原边电路与所述副边电路通过所述磁耦合器连接，所述副边电路与所述负载连接；所述原边电路包括顺次连接的交流电源、AC/DC整流变换器、高频DC/AC逆变器以及原边补偿电路；所述副边电路包括顺次连接的副边补偿电路、高频AC/DC整流器；所述高频AC/DC整流器包括第一二极管、第二二极管、第一开关器件和第二开关器件；所述第一二极管的正极分别与所述副边补偿电路的第一连接端以及所述第一开关器件的一端连接，所述第一二极管的负极分别与所述第二二极管的负极以及负载的正极连接，所述第二二极管的正极分别与所述副边补偿电路的第二连接端以及第二开关器件的一端连接；所述第一开关器件的另一端分别与所述第二开关器件的另一端以及所述负载的负极连接。可选的，所述交流电源的正极与所述AC/DC整流变换器的第一输入端连接，所述AC/DC整流变换器的第一输出端与所述高频DC/AC逆变器的第一输入端连接，所述高频DC/AC逆变器的第一输出端与所述原边补偿电路的第一输入端连接，所述原边补偿电路的第一输出端以及第二输入端分别与所述磁耦合器连接，所述原边补偿电路的第二输出端与所述高频DC/AC逆变器的第二输入端连接，所述高频DC/AC逆变器的第二输出端与所述AC/DC整流变换器的第二输入端连接，所述AC/DC整流变换器的第二输出端与所述交流电源的负极连接。可选的，所述AC/DC整流变换器用于将所述交流电源提供的工频交流电压转变为中间级直流电压；所述高频DC/AC逆变器用于将所述中间级直流电压转变为高频交流电压。可选的，所述AC/DC整流变换器为全桥整流电路。可选的，所述AC/DC整流变换器为半桥整流电路。可选的，所述第一开关器件和所述第二开关器件为常闭型功率半导体开关器件。本专利技术还提供了一种无线充电系统输出能量控制方法，所述控制方法应用于上述的控制电路中，所述方法包括：获取负载所需的功率；根据所述负载所需的功率计算第一开关器件的占空比以及第二开关器件的占空比；根据所述第一开关器件的占空比控制所述第一开关器件的闭合，以及根据所述第二开关器件的占空比控制所述第二开关器件的闭合；当负载处于开路状态时，控制第一开关器件和第二开关器件均闭合；当负载处于短路状态时，控制第一开关器件和第二开关器件均断开。可选的，所述根据所述负载所需的功率计算第一开关器件的占空比以及第二开关器件的占空比，具体包括：获取所述负载所需的功率分别与所述第一开关器件的占空比以及所述第二开关器件的占空比的函数关系；根据所述函数关系计算所述第一开关器件的占空比以及所述第二开关器件的占空比。与现有技术相比，本专利技术具有以下技术效果：本专利技术提供的电路采用第一开关器件和第二开关器件代替了原有的副边高频AC/DC整流器的两个下桥臂，本专利技术在不额外增加电路中变换器的级数的情况下，通过对第一开关器件和第二开关器件的控制，就能够实现对副边的输出能量更好的控制，实现对电路的短路或开路保护，且能够提高系统的可靠性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的无线充电系统输出能量控制电路的电路连接图；图2为本专利技术实施例提供的高频AC/DC整流器处于状态一的电路图；图3为本专利技术实施例提供的高频AC/DC整流器处于状态二的电路图；图4为本专利技术实施例提供的高频AC/DC整流器处于状态三的电路图；图5为本专利技术实施例提供的高频AC/DC整流器处于状态四的电路图。1-原边电路、2-副边电路、3-磁耦合器、4-负载、11-交流电源、12-AC/DC整流变换器、13-高频DC/AC逆变器、14-原边补偿电路、21-副边补偿电路、22-高频AC/DC整流器、221-第一二极管、222-第二二极管、223-第一开关器件、224-第二开关器件。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种无线充电系统输出能量控制电路及控制方法，在实现对副边的输出能量更好的控制以及对电路保护的同时提高系统的可靠性。本专利技术电路包括原边电路1、副边电路2、磁耦合器3、负载4。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术实施例提供的无线充电系统输出能量控制电路的电路连接图。如图1所示，原边电路1与副边电路2通过磁耦合器3连接，副边电路2与负载4连接。所述原边电路1包括顺次连接的交流电源11、AC/DC整流变换器12、高频DC/AC逆变器13以及原边补偿电路14。交流电源11为电路提供220V/50Hz或220V/50Hz的工频交流电压，AC/DC整流变换器12为全桥整流电路或半桥整流电路，主要是用于将所述交流电源11提供的工频交流电压转变为中间级直流电压；高频DC/AC逆变器13用于将中间级直流电压逆变为高频交流电压，以提高能量传输的能力和效率；原边补偿电路14可以有效地降低高频DC/AC逆变器13的视在功率的等级要求以及回路中的无功功率。所述交流电源11的正极与所述AC/DC整流变换器12的第一输入端连接，所述AC/DC整流变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线充电系统输出能量控制电路，其特征在于，包括原边电路、副边电路、磁耦合器、负载；所述原边电路与所述副边电路通过所述磁耦合器连接，所述副边电路与所述负载连接；所述原边电路包括顺次连接的交流电源、AC/DC整流变换器、高频DC/AC逆变器以及原边补偿电路；所述副边电路包括顺次连接的副边补偿电路、高频AC/DC整流器；所述高频AC/DC整流器包括第一二极管、第二二极管、第一开关器件和第二开关器件；所述第一二极管的正极分别与所述副边补偿电路的第一连接端以及所述第一开关器件的一端连接，所述第一二极管的负极分别与所述第二二极管的负极以及负载的正极连接，所述第二二极管的正极分别与所述副边补偿电路的第二连接端以及第二开关器件的一端连接；所述第一开关器件的另一端分别与所述第二开关器件的另一端以及所述负载的负极连接。

【技术特征摘要】
1.一种无线充电系统输出能量控制电路，其特征在于，包括原边电路、副边电路、磁耦合器、负载；所述原边电路与所述副边电路通过所述磁耦合器连接，所述副边电路与所述负载连接；所述原边电路包括顺次连接的交流电源、AC/DC整流变换器、高频DC/AC逆变器以及原边补偿电路；所述副边电路包括顺次连接的副边补偿电路、高频AC/DC整流器；所述高频AC/DC整流器包括第一二极管、第二二极管、第一开关器件和第二开关器件；所述第一二极管的正极分别与所述副边补偿电路的第一连接端以及所述第一开关器件的一端连接，所述第一二极管的负极分别与所述第二二极管的负极以及负载的正极连接，所述第二二极管的正极分别与所述副边补偿电路的第二连接端以及第二开关器件的一端连接；所述第一开关器件的另一端分别与所述第二开关器件的另一端以及所述负载的负极连接。2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述交流电源的正极与所述AC/DC整流变换器的第一输入端连接，所述AC/DC整流变换器的第一输出端与所述高频DC/AC逆变器的第一输入端连接，所述高频DC/AC逆变器的第一输出端与所述原边补偿电路的第一输入端连接，所述原边补偿电路的第一输出端以及第二输入端分别与所述磁耦合器连接，所述原边补偿电路的第二输出端与所述高频DC/AC逆变器的第二输入端连接，所述高频DC/AC逆变器的第二输出端与所述AC/DC整流变换器的第二输入端连接，所述AC/DC整流变换器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓钧君，王震坡，刘鹏，庞博，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11