用于操作Ki系统的方法技术方案

一种用于操作具有用于借助于电感耦合向耗电设备无线传输能量的装置和耗电设备的系统的方法，其中装置具有：整流器，逆变器，设计成生成脉宽调制的激活信号，功率线圈，由脉宽调制的激活信号激活，通信装置，与耗电设备交换数据，以及调节器，设计成将由逆变器输出的功率调节到预定的设定点，以及其中耗电设备具有：开关装置，用于改变耗电设备的负载阻抗，以及通信装置，与装置交换数据，其中方法包括如下步骤：以这样的方式使装置的操作和耗电设备的操作同步，使得在耗电设备的负载阻抗改变期间，脉宽调制的激活信号的转变频率和/或转变占空比以这样的方式设置，使得在耗电设备中感应的电压和/或电流不超过规定阈值和/或降到规定阈值以下。规定阈值以下。规定阈值以下。

【技术实现步骤摘要】
用于操作Ki系统的方法


[0001]本专利技术的目的是提供一种用于操作系统的方法，该系统具有用于借助于电感耦合向耗电设备无线传输能量的装置，并且具有耗电设备和对应的系统，其使得系统能够最可靠地操作，特别是在耗电设备的负载阻抗改变的情况下。

技术实现思路

[0002]该方法用于操作一个系统，该系统具有用于借助于电感耦合（也称为无线功率传递WPT）向耗电设备无线传输能量的装置和耗电设备。关于WPT的基本原理，也可以参考相关的技术文献。该系统优选地根据WPC（无线充电联盟）Ki（无线厨房（Cordless Kitchen））方法操作。借助于电感耦合向耗电设备无线传输能量的装置也可以称为传送器，而耗电设备可以称为接收器。
[0003]该装置具有常规的单相或多相整流器，它们用于（特别是从正弦线路电压）生成DC电压。
[0004]该装置具有从DC电压供电的逆变器。逆变器可以是例如半桥逆变器或全桥逆变器。逆变器被设计成生成具有可调频率和/或占空比的脉宽调制的激活信号。
[0005]该装置具有常规功率线圈或传送器线圈，它们由逆变器控制并且被设计成生成交变磁场来传送能量。为此目的，逆变器生成激活信号，特别是周期性激活信号，特别是以激活电压的形式，并且激活信号激活或施加到功率线圈或包括功率线圈的振荡器电路。激活信号通常具有取决于功率设定点或与功率设定点匹配的操作点。这里的操作点特别是指激活信号的一个或多个属性，例如激活信号的幅度、占空比和/或频率。
[0006]该装置具有设计成与耗电设备双向交换数据的通信装置。
[0007]该装置还具有调节器，该调节器被设计成将从逆变器输出的功率调节到预定的（功率）设定点。例如，激活信号的频率和/或占空比可以被用作调节器或调节系统的操纵变量。
[0008]耗电设备具有用于改变耗电设备的负载阻抗的开关装置。耗电设备的负载阻抗可能由于耗电设备上的可接通/切断的电负载而非常快速地改变。这种可切换的电负载可以例如直接用感应的AC电压和/或在整流器之后操作。
[0009]耗电设备具有被设计成与该装置双向交换数据的通信装置。
[0010]根据本专利技术，以这样的方式装置的操作和耗电设备的操作彼此同步，使得在耗电设备的负载阻抗改变之前或期间，脉宽调制的激活信号的转变频率和/或转变占空比以这样的方式设置，使得在耗电设备中感应的电压和/或电流不超过规定阈值和/或降到规定阈值以下。
[0011]在一个实施例中，当耗电设备的负载阻抗改变时，调节器被禁用。
[0012]在一个实施例中，所述转变频率和/或所述转变占空比以这样的方式设置，使得在所述耗电设备中感应的电压保持小于或等于所述耗电设备的标称电压，不管所述耗电设备的所述负载阻抗如何。例如，标称电压可以是230 V或110 V。
[0013]在一个实施例中，对于≤0.45的装置与耗电设备之间的耦合系数，转变频率被设置为≥40 kHz，而对于>0.45到0.8的装置与耗电设备之间的耦合系数，转变频率被设置为≥50 kHz。可选地，占空比可以从例如50%降低到更低的值，以便在任何情况下，甚至在特殊情况下，都感应低于额定电压的电压。关于耦合系数的定义，应当参考相关的技术文献。
[0014]备选地，转变频率被设置为零Hz，即逆变器被暂时禁用或切断。
[0015]在一个实施例中，该方法包括以下步骤：a）将数据从所述耗电设备传送到所述装置，其中所述数据指示所述耗电设备需要/计划改变其电负载阻抗，b）此后，将数据从所述装置传送到所述耗电设备，其中所述数据指示所述耗电设备的数据已经被所述装置接收，并且禁用调节器以及调整所述转变频率和/或所述转变占空比，c）此后，改变所述耗电设备的所述负载阻抗并将数据从所述耗电设备传送到所述装置，其中所述数据指示所述耗电设备已经改变了其负载阻抗，以及d）此后，激活调节器并且将由所述逆变器输出的电功率调节到固定设定点。
[0016]在一个实施例中，在步骤a）中从所述耗电设备传送到装置的数据附加地包括期望设定点，其中在步骤d）中取决于所述期望设定点来设置所述固定设定点，特别是等于所述期望设定点。
[0017]在一个实施例中，在步骤a）中从耗电设备传送到装置的数据包含附加信息或标识负载改变后的负载阻抗的值。该值将例如与期望设定点无关的电阻或负载阻抗描述为例如作为接收器质量Q_PRx。
[0018]在一个实施例中，在所述线路电压的过零点（zero crossing）附近的时间范围内，在耗电设备和装置之间传送数据。
[0019]根据本专利技术的系统具有上述装置和上述耗电设备，它们被设计成实行根据本专利技术的方法。
[0020]在以下解释中，借助于电感耦合向耗电设备无线传输能量的装置也可以称为传送器，而耗电设备可以称为接收器。
[0021]本专利技术特别地用于向以符合Ki标准的厨房电器形式的无线接收器供应能量。本专利技术使得能够快速、同步地切换接收器中的负载阻抗和传送器中的功率，而对接收器中的感应负载电压几乎没有影响，同时可靠地避免了由于来自相对侧的相应确认而引起的过电压。正常情况下，只必需中断或限制针对线路电压的一个半波的功率供应。
[0022]Ki规范意在支持具有多个负载元件的装置，诸如具有一个或两个可切换加热电阻的所谓的吹风机，以及设计成在吹风机操作时持续循环空气的风扇。
[0023]如果负载阻抗由于负载元件被接通或切断而改变，则这影响功率传输并且传输函数P（f）改变。
[0024]如果传送器工作在频率为f_op_1的操作点，并且占空比DC_op_1使标称功率P_soll_1与负载电压U_Last_1r匹配，那么在很多情况下，当通过切断部分负载阻抗来增加负载阻抗时，在接收器中感应的电压会突然增加到更高或临界电压值。接收器中的电压增加特别重要，尤其是在过压非常高且发生闪络的情况下。另一方面，当通过接通部分负载阻抗来降低负载阻抗时，在接收器中感应的电压崩溃。
[0025]接收器的负载阻抗也能随机地或者以计划外的方式改变，例如在马达的情况下，
如果所要求的扭矩（例如作为切割食物的结果）而改变。负载阻抗中的这些改变不是本专利技术的目的，因为接收器原则上不能知道这种改变何时以及以何种方式发生。然而，这些改变通常发生缓慢，并且因此不如负载阻抗的突然切换那么重要。
[0026]当接收器中不同负载的计划切换发生时，接收器能提前通知传送器关于负载阻抗即将发生改变。负载阻抗的改变会对传送器中功率传输的操作点具有相关影响。
[0027]例如，如果负载之一是马达，其速度正常由用户通过听觉感知，则努力确保并联连接的（一个或多个）负载上的电压在切换期间尽可能小地改变。
[0028]应不惜一切代价避免在接收器中感应过压，因为可能的闪络也能够造成安全风险。
[0029]由于根据本专利技术在线路电压的预定数量的线路半波中，例如在通告的数据传输之后的第四线路半波中，预先通告了负载改变或负载阻抗中的改变，传送器可以保持其旧的功率设定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于操作系统的方法，所述系统具有用于借助于电感耦合向耗电设备（200）无线传输能量的装置（100）和耗电设备（200），
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其中，所述装置（100）具有：
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整流器（108），用于从线路电压（U_N）生成DC电压（U_S），
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逆变器（102），其从所述DC电压（U_S）馈电，并被设计成生成脉宽调制的激活信号（A_S），
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功率线圈（101），由所述脉宽调制的激活信号（A_S）激活，借助于所述功率线圈能生成交变磁场以传送能量，
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通信装置（111），其被设计成与所述耗电设备（200）双向交换数据，以及
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调节器（116），其被设计成将由所述逆变器（102）输出的功率调节到预定的设定点，以及
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其中，所述耗电设备（200）具有：
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开关装置（203），用于改变所述耗电设备（200）的负载阻抗，以及
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通信装置（206），被设计成与所述装置（100）双向交换数据，其中所述方法包括如下步骤：
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以这样的方式使所述装置（100）的操作和所述耗电设备（200）的操作同步，使得在所述耗电设备（200）的负载阻抗改变期间，所述脉宽调制的激活信号（A_S）的转变频率和/或转变占空比以这样的方式设置，使得在所述耗电设备（200）中感应的电压（U_1）和/或电流不超过规定阈值和/或降到规定阈值以下。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
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当所述耗电设备（200）的所述负载阻抗改变时，所述调节器（116）被禁用。3.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
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所述转变频率和/或所述转变占空比以这样的方式设置，使得在所述耗电设备（200）中感应的电压（U1）保持小于或等于所述耗电设备（200）的标称电压，不管所述耗电设备（200）的所述负载阻抗如何。4. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
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对于≤0.45的所述装置（100）与所述耗电设备（200）之间的耦合系数，所述转变频率被设置为≥40 kHz，并且
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对于>0.45的所述装置（100）与所述耗电设备（200）之间的耦合系数，所述转变频率被设置为≥50 kHz。5.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，
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所述转变频率为零赫兹。6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于以下步骤：a）将数据从所述耗电设备（200...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：EGO电气设备制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：