一种ICPT主电路拓扑结构及其控制方法技术

本发明专利技术涉及一种ICPT主电路拓扑结构及其控制方法,包括：通过对输入的电路进行整流的整流电路；能够维持直流侧电流不变的恒流斩波电路；由一个以上的用于发射功率，同时相互之间独立联接的原边发射线圈构成的原边线圈；由一个以上的用于接收功率，同时采用星形联接的副边接收线圈构成的副边线圈；由一个以上相互独立的单相电流型多电平逆变电路串联连接而构成，且能够与原边对应的原边发射线圈相互独立联接的高频逆变环节电路；能够与原边线圈的三相绕组并联，构成并联谐振补偿网络的原边补偿电容；能够与副边线圈的三相绕组并联，构成并联谐振补偿网络的副边补偿电容；以及与副边线圈另一端连接的三相负载。本发明专利技术提高电路工作的灵活性。

A main circuit topology of ICPT and its control method

【技术实现步骤摘要】
一种ICPT主电路拓扑结构及其控制方法
本专利技术涉及主电路拓扑的
，更具体的涉及一种ICPT主电路拓扑结构及其控制方法。
技术介绍
ICPT，是感应耦合电能传输技术(InductivelyCoupledPowerTransfer)的简称，是一种新型的无线电能传输技术，它通过感应磁耦合方式向负载提供电能，具有安全、环保、低维护、适应性强等优点而得到了迅速的发展。目前，ICPT技术主要以研究单相ICPT系统为主，而三相ICPT系统则相对研究较少。与单相ICPT系统相对比，三相ICPT系统主要针对大功率传输容量的应用场合，且能满足为多个负载同时供电的需求。对三相ICPT系统而言，随着副边负载切换或变化，原边线圈三相电流能否保持平衡则是其中一个关键技术问题。由于副边可以有一个或多个负载，而不同负载的性质或功率等级不同，或者同一负载在不同时刻的工作状态的不同，根据反射阻抗原理，都会造成原边三相供电线圈上等效反射阻抗的不同，从而引起原边线圈各相供电电流有效值的改变，即产生原边线圈三相电流不平衡问题。因此如何解决针对三相ICPT系统中原边线圈电流易受副边负载阻抗变化而产生的三相电流不平衡问题显得尤为重要。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种将三相原边线圈相互独立联接，副边接收线圈联接成三相星形结构，最终便于给三相负载提供大容量电能，保证其工作的稳定性，另外还能够根据实际需求有选择性地只给一相或二相负载供电，大大提高了电路工作的灵活性的一种ICPT主电路拓扑结构及其控制方法。>为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种ICPT主电路拓扑结构，该主电路拓扑结构具体包括以下电路：通过对输入的电路进行整流的整流电路；能够维持直流侧电流不变的恒流斩波电路；由一个以上的用于发射功率，同时相互之间独立联接的原边发射线圈构成的原边线圈Lpabc；由一个以上的用于接收功率，同时采用星形联接的副边接收线圈构成的副边线圈Lsabc；由一个以上相互独立的单相电流型多电平逆变电路串联连接而构成，且能够与原边对应的原边发射线圈相互独立联接的高频逆变环节电路；能够与原边线圈的三相绕组并联，构成并联谐振补偿网络的原边补偿电容Cpabc；能够与副边线圈的三相绕组并联，构成并联谐振补偿网络的副边补偿电容Csabc；以及与副边线圈Lsabc另一端连接的三相负载：其中三相负载采用星形联接方式。进一步，所述的整流电路采用二极管桥式整流电路，且所述的单相电流型多电平逆变电路为单相电流型五电平逆变电路。进一步，所述单相电流型多电平逆变电路有8个开关管构成。进一步，为避免由于副边负载阻抗变化而造成的原边线圈三相电流不平衡问题，所述恒流斩波电路包括开关管VT1和第一电感Ld和二极管VD1。本专利技术还公开了一种ICPT主电路拓扑的控制方法，该控制方法包括恒流控制过程以及关于高频逆变环节电路的控制过程，其中所述恒流控制过程即对所述恒流斩波电路的控制，通过实时采集直流侧总电流iL，并与直流电流给定值Id_set比较后送入PI控制器，并经波形调制电路后产生PWM脉冲信号来调节恒流斩波电路中的开关管VT1以实现恒流控制的过程，所述高频逆变环节电路的控制过程，具体包括4部分的控制，分别为：DSP、CPLD、方波整形电路和驱动电路，且4部分之间相互连接，构成以下控制步骤：S100、方波整形电路能够实现将原边绕组上采集的三相正弦电压电流信号分别整形成方波信号，然后送入DSP用于锁相控制；并送入CPLD用于相位鉴别；S100、DSP能够实现将采集三相原边线圈的电压和电流信号，分别计算各相线圈的发射功率；并根据副边线圈反馈回来的三相负载功率信号，分别计算出原边各相线圈实际应发射的功率，然后通过DSP算法转换成用于PD-PWM调制三相电流型五电平逆变电路的正弦参考信号幅值；同时DSP根据方波整形电路得到的三相电压电流方波信号，并基于电压定向控制的三相锁相环控制算法，获得三相正弦参考信号的频率和相位；由于相位互相错开120°，因此将幅值信号和频率信号相乘即可获得用于PD-PWM调制的abc三相正弦参考信号；S200、CPLD能够接收DSP产生的abc三相正弦参考信号后，实现对电流型五电平逆变电路的PD-PWM调制，使得每相将分别产生8路PWM脉冲信号，为保证每相电流型五电平逆变电路中直流侧分流电感电流的平衡控制，最后经驱动电路放大后去控制每相逆变电路所对应的8个开关管，从而实现输出电流波形PD-PWM调制的同时也维持了直流侧分流电感电流的平衡控制过程，同时在CPLD一侧增设根据实际需求有选择性地只给一相或二相负载供电的工作模式选择控制器。本专利技术得到的一种ICPT主电路拓扑结构及其控制方法，通过将三相原边线圈相互独立联接，副边接收线圈联接成三相星形结构，最终便于给三相负载提供大容量电能，保证其工作的稳定性，另外还能够根据实际需求有选择性地只给一相或二相负载供电，大大提高了电路工作的灵活性。附图说明图1是一种ICPT主电路拓扑结构的主电路图；图2是图1中高频逆变环节电路、原边补偿电容、原边线圈、副边线圈、副边补偿电容的电路连接示意图；图3是图1中恒流斩波电路的电路结构示意图；图4是图1中三相负载的电路结构示意图；图5是恒流控制电路；图6是高频逆变环节电路的控制方法的控制电路示意图；图7是三相负载完全一致时的原副边线圈电流波形；图8是三相负载都不同时的原副边线圈电流波形。其中：整流电路1、恒流斩波电路2、高频逆变环节电路3、电流型多电平逆变电路3-1、原边补偿电容Cpabc4、原边线圈Lpabc5、副边线圈Lsabc6、副边补偿电容Csabc7、三相负载8、DSP9、CPLD10、方波整形电路11、驱动电路12、工作模式选择控制器13、PI控制器14、波形调制电路15。实施例1：如图1至图6所示，本实施例公开的一种ICPT主电路拓扑结构该主电路拓扑结构具体包括以下电路：通过对输入的电路进行整流的整流电路1；能够维持直流侧电流不变的恒流斩波电路2；由一个以上的用于发射功率，同时相互之间独立联接的原边发射线圈构成的原边线圈Lpabc5；由一个以上的用于接收功率，同时采用星形联接的副边接收线圈构成的副边线圈Lsabc6；由一个以上相互独立的单相电流型多电平逆变电路3-1串联连接而构成，且能够与原边对应的原边发射线圈相互独立联接的高频逆变环节电路3；能够与原边线圈的三相绕组并联，构成并联谐振补偿网络的原边补偿电容Cpabc4；能够与副边线圈的三相绕组并联，构成并联谐振补偿网络的副边补偿电容Csabc7；以及与副边线圈Lsabc6另一端连接的三相负载8：其中三相负载8采用星形联接方式。进一步，所述的整流电路1采用二极管桥式整流电路1，且所述的单相电流型多电平逆变电路3-1为单相电流型五电平逆变电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种ICPT主电路拓扑结构，其特征在于：该主电路拓扑结构具体包括以下电路：/n通过对输入的电路进行整流的整流电路(1)；/n能够维持直流侧电流不变的恒流斩波电路(2)；/n由一个以上的用于发射功率，同时相互之间独立联接的原边发射线圈构成的原边线圈L

【技术特征摘要】
1.一种ICPT主电路拓扑结构，其特征在于：该主电路拓扑结构具体包括以下电路：
通过对输入的电路进行整流的整流电路(1)；
能够维持直流侧电流不变的恒流斩波电路(2)；
由一个以上的用于发射功率，同时相互之间独立联接的原边发射线圈构成的原边线圈Lpabc(5)；
由一个以上的用于接收功率，同时采用星形联接的副边接收线圈构成的副边线圈Lsabc(6)；
由一个以上相互独立的单相电流型多电平逆变电路(3-1)串联连接而构成，且能够与原边对应的原边发射线圈相互独立联接的高频逆变环节电路(3)；
能够与原边线圈的三相绕组并联，构成并联谐振补偿网络的原边补偿电容Cpabc(4)；
能够与副边线圈的三相绕组并联，构成并联谐振补偿网络的副边补偿电容Csabc(7)；
以及与副边线圈Lsabc(6)另一端连接的三相负载(8)：其中三相负载(8)采用星形联接方式。


2.根据权利要求1所述的一种ICPT主电路拓扑结构，其特征在于：所述的整流电路(1)采用二极管桥式整流电路(1)，且所述的单相电流型多电平逆变电路(3-1)为单相电流型五电平逆变电路。


3.根据权利要求1或2所述的一种ICPT主电路拓扑结构，其特征在于：所述单相电流型多电平逆变电路(3-1)有8个开关管构成。


4.根据权利要求3所述的一种ICPT主电路拓扑结构，其特征在于：所述恒流斩波电路(2)包括开关管VT1和第一电感Ld和二极管VD1。


5.一种ICPT主电路拓扑的控制方法，包括采用权利要求4所述的一种ICPT主电路拓扑结构，其特征在于：该控制方法包括恒流控制过程以及关于高频逆变环节电路(3)的控制过程，其中所述恒流控制过程即对所述恒流斩波电路(2)的控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍建宇，孔中华，胡庆波，骆再飞，郑廷刚，
申请(专利权)人：宁波工程学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33