一种磁耦合共振式智能电路制造技术

本发明专利技术提供了一种磁耦合共振式智能电路，包括：原边电路，包括依次连接的原边电能变换电路、原边无功补偿电路以及原边共振电路；副边电路，包括副边共振电路以及与副边共振线圈连接的副边无功补偿以及负载电路；所述智能电路还包括检测电路模块以及控制模块，所述检测电路模块用于在线实时检测电路中的节点电流以及电压值；所述控制模块用于对获取的节点电流、电压数据进行处理并依据处理结果对电路中的工作频率以及输出功率进行调节控制。本发明专利技术的磁耦合式智能电路用于电能的传输或变换，随副边电路变化，该电路调节速度快，控制精度高。

A magnetically coupled resonant intelligent circuit

The invention provides a magnetic coupling resonance type intelligent circuit, which comprises a primary side circuit, a primary side electric energy conversion circuit, a primary side reactive power compensation circuit and a primary side resonance circuit, a secondary side circuit, including a secondary side resonance circuit, a secondary side reactive power compensation circuit connected with a secondary side resonance coil and a load circuit. The intelligent circuit also includes a detection circuit module and a control module for on-line real-time detection of node currents and voltage values in the circuit; the control module is used for processing the acquired node currents and voltage data and feeding the operating frequency and output power in the circuit according to the processing results. Line regulation control. The magnetic coupling intelligent circuit of the invention is used for the transmission or transformation of electric energy. The circuit has fast adjustment speed and high control precision with the variation of the secondary side circuit.

【技术实现步骤摘要】
一种磁耦合共振式智能电路
本专利技术涉及能量传输
，特别是一种磁耦合共振式智能电路。
技术介绍
一种基于磁耦合共振的中距离无线能量传输技术得到了国内外的高度关注，它并不向外发射电磁波，而是在它的周围形成了一个非辐射磁场。当接收线圈与发射线圈产生磁共振时，两个线圈之间会形成一个非辐射磁场通道，从而通过磁场能到电能的转换实现中距离的电能传输，该方法最大的优点是明显提高了无线能量传输效率和距离。然而现有技术中，采用磁耦合共振技术来进行无线电能量变换或传输时，考虑到各类电路的拓扑结构各异，无功补偿电路各不相同，且副边由于外接电路或副边端系统能量或潮流变化的影响，多具有不可控性，现有技术中是通过设计相应针对性的电路及其控制模式，其可复制性低，故当外接电路不断变化时，频率与输出功率都会动态变化，如何保证频率的快速回归至谐振频率且对输出功率进行实时的反馈控制，是急需解决的技术问题。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术旨在提供一种调节速度快，适用对象范围广，精度高的磁耦合式智能电路。本专利技术的目的采用以下技术方案来实现：本专利技术提供了一种磁耦合共振式智能电路，包括：原边电路，包括依次连接的原边电能变换电路、原边无功补偿电路以及原边共振电路；副边电路，包括副边共振电路以及与副边共振线圈连接的副边无功补偿以及负载电路；所述原边电能变换电路包括整流电路以及逆变电路；所述原边电能变换电路等效成第一二端口网络，位于第一二端口网络输入端的为第一节点，第二节点位于第一二端口网络的输出端节点；所述第二节点还为由原边无功补偿网络构成的第二二端口网络的输入端节点，第二二端口网络输出端节点为第三节点；所述原边共振电路与副边共振电路构成第三端口网络，所述第三节点也为第三端口网络的输入端节点，所述第三端口网络的输出端节点为第四节点；所述智能电路还包括检测电路模块以及控制模块，所述检测电路模块用于在线实时检测各个节点的电流以及电压值；所述控制模块用于对获取的节点电流、电压数据进行处理并依据处理结果对电路中的工作频率以及输出功率进行调节控制。优选地，所述整流电路采用全波整流电路，用于输出电压恒定，电流大于零且为半正弦波的直流。优选地，所述逆变电路采用全桥逆变电路，用于稳态运行时，产生电压、电流同步变化的交流。优选地，所述无功补偿电路采用T形补偿电路，包括第一电感，第二电感以及中间电容；所述第一电感与第二电感串联，所述中间电容的一端连接在第一电感与第二电感之间。优选地，所述检测电路模块包括用于检测节点各电压以及电流的电压、电流检测单元以及用于获取各节点电压、电流信号的过零时刻的过零检测单元。优选地，所述控制模块包括频率控制单元、反射阻抗计算单元以及输出功率控制单元；所述频率控制单元用于调节电路的工作频率，使得其跟随原副边之间共振电路的谐振频率；所述反射阻抗计算单元用于计算副边电路对原边电路的等效阻抗；所述输出功率控制单元用于根据原边电路中的流经第三节点的功率来调节控制输出功率。优选地，所述反射阻抗计算单元通过检测第二节点处的电压、电流以及其相差的相位差角，实时计算反射阻抗，具体有：(1)电压、电流检测单元设定采样周期，在一个采样周期对第二节点的电压、电流值进行采样；(2)将在第二节点检测到的电压电流送入过零检测单元，获取第二节点的电压过零的时刻ta；获取第二节点处电流过零的时刻tb；根据第二节点电压电流的频率计算出偏移相位角θ，计算公式为θ＝w×(|tb-ta|)；w为第二节点处电压、电流的角频率。(3)依据原边采集到的电气参数以及原边无功补偿电路以及原边共振电路的内阻，计算副边对原边的反射阻抗：式中，Zr为副边电路对原边电路的反射阻抗，V2为第二节点在一个采样周期内电压的有效值；I2为第二节点在一个采样周期内电流的有效值；I2max为第二节点在一个采样周期内电流的最大值；θ为偏移相位角；Iw为在一个采样周期内流过原边无功补偿电路以及原边共振电路内经阻抗变换的内阻的电流的有效值；rp为原边无功补偿电路以及原边共振电路内经阻抗变换的内阻；Ip为在采样周期内流经原边共振电路的电流的有效值；Ipmax为原边共振电路的电流在一个采样周期内电流的最大值。本专利技术的有益效果为：本专利技术提供了一种磁耦合共振式智能电路，并基于能量守恒以及等效电路的原理，对该一般意义上用于电能传输以及交换的磁耦合共振式电路进行节点能量模型建模；并基于该模型对关键节点的流动功率分析，建立了调节速度快，控制精确的控制策略，避免了因磁耦合共振造成的电路系统高阶且非线性以及电气隔离造成的负载变化难以适应的问题，实现了对该电路的工作频率以及输出功率的智能控制。附图说明利用附图对本专利技术作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本专利技术的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。图1为本专利技术一个优选实施例中磁耦合共振式智能电路的电路框架图；图2为本专利技术一个优选实施例中原边电能变换电路的电路框架图；图3为本专利技术一个优选实施例中整流电路的电路连接图；图4为本专利技术一个优选实施例中逆变电路的电路连接图；图5为本专利技术一个优选实施例中原边无功补偿电路与原边共振电路的电路连接图。附图标记：第一节点1；第二节点2；第三节点3；第四节点4；第五节点5。具体实施方式结合以下应用场景对本专利技术作进一步描述。参见图1，本专利技术提供了一种磁耦合共振式智能电路，包括：原边电路，包括依次连接的原边电能变换电路、原边无功补偿电路以及原边共振电路；副边电路，包括副边共振电路以及与副边共振线圈连接的副边无功补偿以及负载电路；所述原边电能变换电路包括整流电路以及逆变电路；所述原边电能变换电路等效成第一二端口网络，位于第一二端口网络输入端的为第一节点1，第二节点2位于第一二端口网络的输出端节点；所述第二节点还为由原边无功补偿网络构成的第二二端口网络的输入端节点，第二二端口网络输出端节点为第三节点3；所述原边共振电路与副边共振电路构成第三端口网络，所述第三节点3也为第三端口网络的输入端节点，所述第三端口网络的输出端节点为第四节点4；所述智能电路还包括检测电路模块以及控制模块，所述检测电路模块用于在线实时检测各个节点的电流以及电压值，所述控制模块用于对获取的节点电流、电压数据进行处理并依据处理结果对电路中的工作频率以及输出功率进行调节控制。本实施例中，所述整流电路采用全波整流电路，用于输出电压恒定，电流大于零且为半正弦波的直流。本实施例中，所述逆变电路采用全桥逆变电路，用于稳态运行时，产生电压、电流同步变化的交流。本实施例中，所述无功补偿电路采用T形补偿电路，包括第一电感Lb1，第二电感Lb2以及中间电容Cb；所述第一电感与第二电感串联，所述中间电容的一端连接在第一电感与第二电感之间。所述检测电路模块包括用于检测节点各电压以及电流的电压、电流检测单元以及用于获取各节点电压、电流信号的过零时刻的过零检测单元。本实施例中，所述控制模块包括频率控制单元、反射阻抗计算单元以及输出功率控制单元；所述频率控制单元用于调节电路的工作频率，使得其跟随原副边之间共振电路的谐振频率；所述反射阻抗计算单元用于计算副边电路对原边电路的等效阻抗；所述输出功率控制单元用于根据原边电路中的流经第三节点的功率来调节控制输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁耦合共振式智能电路，其特征在于，包括：原边电路，包括依次连接的原边电能变换电路、原边无功补偿电路以及原边共振电路；副边电路，包括副边共振电路以及与副边共振线圈连接的副边无功补偿以及负载电路；所述原边电能变换电路包括整流电路以及逆变电路；所述原边电能变换电路等效成第一二端口网络，位于第一二端口网络输入端的为第一节点，第二节点位于第一二端口网络的输出端节点；所述第二节点还为由原边无功补偿网络构成的第二二端口网络的输入端节点，第二二端口网络输出端节点为第三节点；所述原边共振电路与副边共振电路构成第三端口网络，所述第三节点也为第三端口网络的输入端节点，所述第三端口网络的输出端节点为第四节点；所述智能电路还包括检测电路模块以及控制模块，所述检测电路模块用于在线实时检测各个节点的电流以及电压值；所述控制模块用于对获取的节点电流、电压数据进行处理并依据处理结果对电路中的工作频率以及输出功率进行调节控制。

【技术特征摘要】
1.一种磁耦合共振式智能电路，其特征在于，包括：原边电路，包括依次连接的原边电能变换电路、原边无功补偿电路以及原边共振电路；副边电路，包括副边共振电路以及与副边共振线圈连接的副边无功补偿以及负载电路；所述原边电能变换电路包括整流电路以及逆变电路；所述原边电能变换电路等效成第一二端口网络，位于第一二端口网络输入端的为第一节点，第二节点位于第一二端口网络的输出端节点；所述第二节点还为由原边无功补偿网络构成的第二二端口网络的输入端节点，第二二端口网络输出端节点为第三节点；所述原边共振电路与副边共振电路构成第三端口网络，所述第三节点也为第三端口网络的输入端节点，所述第三端口网络的输出端节点为第四节点；所述智能电路还包括检测电路模块以及控制模块，所述检测电路模块用于在线实时检测各个节点的电流以及电压值；所述控制模块用于对获取的节点电流、电压数据进行处理并依据处理结果对电路中的工作频率以及输出功率进行调节控制。2.根据权利要求1所述的一种磁耦合共振式智能电路，其特征在于，所述整流电路采用全波整流电路，用于输出电压恒定，电流大于零且为半正弦波的直流。3.根据权利要求1所述的一种磁耦合共振式智能电路，其特征在于，所述逆变电路采用全桥逆变电路，用于稳态运行时，产生电压、电流同步变化的交流。4.根据权利要求1所述的一种磁耦合共振式智能电路，其特征在于，所述无功补偿电路采用T形补偿电路，包括第一电感，第二电感以及中间电容；所述第一电感与第二电感串联，所述中间电容的一端连接在第一电感与第二电感之间。5.根据权利要求1所述的一种磁耦合共振式智能电路，其特征在于，所述检测电路模块包括用于检测节点各电压以及电流的电压、电流检测单元以及用于获...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋笑，邢普润，
申请(专利权)人：深圳东洲新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44