一种低成本的单输入可调节多输出WPT系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及磁耦合无线电能传输技术领域，具体公开了一种低成本的单输入可调节多输出WPT系统及其控制方法，该系统在副边接收端设置有正半波整流电路、负半波整流电路、全波整流电路，并设置原边控制器、副边控制器，从而采用正、负半波整流和同步整流，实现多路输出，且每个输出通道均可控制，满足各种充电要求。此外，该系统及控制方法利用固有的半波整流通道(正半波整流电路、负半波整流电路)来检测同步信号，而不是使用额外的检测电路，从而实现了一个紧凑和节省成本的系统。一个紧凑和节省成本的系统。一个紧凑和节省成本的系统。

【技术实现步骤摘要】
一种低成本的单输入可调节多输出WPT系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及磁耦合无线电能传输
，尤其涉及一种低成本的单输入可调节多输出WPT系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]无线电力传输(WPT)是一种实用技术，有助于智能手机和电动汽车(ev)等广泛应用。单输入单输出(SISO)WPT系统由于其简单性而得到了广泛的研究。在这个数字时代，电器变得越来越复杂。传统的SISO WPT很难满足多输出充电目标的要求。因此，业界正在呼吁配备多输出的新兴无线充电器。
[0003]为了实现多输出，一种方法是通过使用多输入多输出(MIMO)系统来增加传输路径的数量。这意味着要实现多条充电路径，涉及到大量的发射和接收设备。
[0004]为了节省成本，简化结构，减少MIMO系统引起的交叉耦合现象，目前更流行采用单输入多输出(SIMO)WPT系统。实现的一种方法是通过单t或双t谐振电路，可以通过配置电感和电容器等无源组件来实现电压或电流转换。然而，这种无源拓扑很难在充电过程中调整输出电压或电流。因此，有学者采用dc
‑
dc转换器。虽然dc
‑
dc转换器满足不同的充电要求，输出不同，但它们仍然体积庞大，需要更多的额外安装空间。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种低成本的单输入可调节多输出WPT系统及其控制方法，解决的技术问题在于：如何实现采用简单电路在充电过程中调整多路输出电压。
[0006]为解决以上技术问题，本专利技术提供一种低成本的单输入可调节多输出WPT系统，包括：
[0007]原边发射端，设有高频逆变器和原边控制器；
[0008]副边接收端，设有接收线圈电路及并联在所述接收线圈电路两端的正半波整流电路、负半波整流电路、全波整流电路，还设有副边控制器；
[0009]所述副边控制器用于采集所述正半波整流电路的输出电压V
c
并根据V
c
与其参考电压V
cref
之间的误差生成对应的PWM C控制信号作用于所述正半波整流电路，以调节V
c
；
[0010]所述副边控制器还用于采集所述负半波整流电路的输出电压V
b
并根据V
b
与其参考电压V
bref
之间的误差生成对应的PWM B控制信号作用于所述负半波整流电路，以调节V
b
；
[0011]所述原边控制器用于通过所述副边控制器采集所述全波整流电路的输出电压V
a
并根据V
a
与其参考电压V
aref
之间的误差控制所述高频逆变器的导通角δ，以调节V
a
。
[0012]优选的，所述正半波整流电路设有二极管D
c
、PMOS管Q
c
、负载R
c
和滤波电容C
c
，其中所述二极管D
c
的正极端连接所述接收线圈电路的正极输出端，所述二极管D
c
的负极端连接所述PMOS管Q
c
的D极，所述PMOS管Q
c
的S极连接所述负载R
c
后连接所述接收线圈电路的负极输出端，所述PMOS管Q
c
的G极连接所述副边控制器，所述滤波电容C
c
并联在所述负载R
c
的两端。
[0013]优选的，所述负半波整流电路设有二极管D
b
、PMOS管Q
b
、负载R
b
和滤波电容C
b
，其中所述二极管D
b
的负极端连接所述接收线圈电路的正极输出端，所述二极管D
b
的正极端连接所述PMOS管Q
b
的S极，所述PMOS管Q
b
的D极连接所述负载R
b
后连接所述接收线圈电路的负极输出端，所述PMOS管Q
b
的G极连接所述副边控制器，所述滤波电容C
b
并联在所述负载R
b
的两端。
[0014]优选的，所述全波整流电路设有PMOS管Q5、PMOS管Q6、PMOS管Q7、PMOS管Q8、滤波电容C
d
、负载R
a
，其中PMOS管Q5、PMOS管Q6、PMOS管Q7、PMOS管Q8连接成全桥整流电路，所述滤波电容C
d
并联在所述全桥整流电路的两输出端之间，所述负载R
a
并联在所述滤波电容C
d
的两端。
[0015]优选的，所述接收线圈电路包括接收线圈L
S
及其补偿电容C
S
。
[0016]优选的，所述副边控制器还用于进行同步整流，具体包括步骤：
[0017]S1、将导通角δ设置为δ0，所述正半波整流电路的占空比D
Qc
设置为D
Qc0
，所述正半波整流电路的占空比D
Qb
设置为D
Qb0
；
[0018]S2、通过移动PWM C控制信号和PWM B控制信号的时间基准确定过零点；
[0019]S3、根据确定的过零点给出作用于所述全波整流电路的同步驱动信号，使得所述原边控制器与所述副边控制器同步。
[0020]优选的，所述步骤S2具体包括步骤：
[0021]S21、初始化时刻T0，检测时序n＝0；
[0022]S22、测量时序0时的V
c
和V
b
并记为V
c0
和V
b0
；
[0023]S23、判断V
c0
＝V
b0
＝0是否成立，若是则测量后续时序的V
c
和V
b
，并根据后续时序的V
c
和V
b
确定过零点并转至步骤S3，若否则执行步骤S24～S25；
[0024]S24、时序+1，测量此时时序1的V
c
和V
b
记为V
c1
和V
b1
；
[0025]S25、判断V
c1
＞V
c0
且V
b1
＞V
b0
是否成立，若是则测量后续时序的V
c
和V
b
，并根据后续时序的V
c
和V
b
确定过零点并转至步骤S3，若否则执行步骤S26；
[0026]S26、判断V
c1
＝V
c0
＞0且V
b1
＝V
b0
＞0是否成立，若是则测量后续时序的V
c
和V
b...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低成本的单输入可调节多输出WPT系统，其特征在于，包括：原边发射端，设有高频逆变器和原边控制器；副边接收端，设有接收线圈电路及并联在所述接收线圈电路两端的正半波整流电路、负半波整流电路、全波整流电路，还设有副边控制器；所述副边控制器用于采集所述正半波整流电路的输出电压V
c
并根据V
c
与其参考电压V
cref
之间的误差生成对应的PWM C控制信号作用于所述正半波整流电路，以调节V
c
；所述副边控制器还用于采集所述负半波整流电路的输出电压V
b
并根据V
b
与其参考电压V
bref
之间的误差生成对应的PWM B控制信号作用于所述负半波整流电路，以调节V
b
；所述原边控制器用于通过所述副边控制器采集所述全波整流电路的输出电压V
a
并根据V
a
与其参考电压V
aref
之间的误差控制所述高频逆变器的导通角δ，以调节V
a
。2.根据权利要求1所述的一种低成本的单输入可调节多输出WPT系统，其特征在于：所述正半波整流电路设有二极管D
c
、PMOS管Q
c
、负载R
c
和滤波电容C
c
，其中所述二极管D
c
的正极端连接所述接收线圈电路的正极输出端，所述二极管D
c
的负极端连接所述PMOS管Q
c
的D极，所述PMOS管Q
c
的S极连接所述负载R
c
后连接所述接收线圈电路的负极输出端，所述PMOS管Q
c
的G极连接所述副边控制器，所述滤波电容C
c
并联在所述负载R
c
的两端。3.根据权利要求1所述的一种低成本的单输入可调节多输出WPT系统，其特征在于：所述负半波整流电路设有二极管D
b
、PMOS管Q
b
、负载R
b
和滤波电容C
b
，其中所述二极管D
b
的负极端连接所述接收线圈电路的正极输出端，所述二极管D
b
的正极端连接所述PMOS管Q
b
的S极，所述PMOS管Q
b
的D极连接所述负载R
b
后连接所述接收线圈电路的负极输出端，所述PMOS管Q
b
的G极连接所述副边控制器，所述滤波电容C
b
并联在所述负载R
b
的两端。4.根据权利要求1所述的一种低成本的单输入可调节多输出WPT系统，其特征在于：所述全波整流电路设有PMOS管Q5、PMOS管Q6、PMOS管Q7、PMOS管Q8、滤波电容C
d
、负载R
a
，其中PMOS管Q5、PMOS管Q6、PMOS管Q7、PMOS管Q8连接成全桥整流电路，所述滤波电容C
d
并联在所述全桥整流电路的两输出端之间，所述负载R
a
并联在所述滤波电容C
d
的两端。5.根据权利要求1所述的一种低成本的单输入可调节多输出WPT系统，其特征在于：所述接收线圈电路包括接收线圈L
S
及其补偿电容C
S
。6.根据权利要求1所述的一种低成本的单输入可调节多输出WPT系统，其特征在于，所述副边控制器还用于进行同步整流，具体包括步骤：S1、将导通角δ设置为δ0，所述正半波整流电路的占空比D
Qc
设置为D
Qc0
，所述正半波整流电路的占空比D
Qb
设置为D
Qb0
；S2、通过移动PWM C控制信号和PWM B控制信号的时间基准确定过零点；S3、根据确定的过零点给出作用于所述全波整流电路的同步驱动信号，使得所述原边控制器与所述副边控制器同步。7.根据权利要求6所述的一种低成本的单输入可调节多输出WPT系统，其特征在于，所述步骤S2具体包括步骤：S21、初始化时刻T0，检测时序n＝0；S22、测量时序0时的V
c
和V
b
并记为V
c0
和V
b0
；S23、判断V
c0
＝V
b0
＝0是否成立，若是则测量后续时序的V
c
和V
b
，并根据后续时序的V
c
和V...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小飞，罗莉华，郑帆，孙跃，戴欣，唐春森，王智慧，左志平，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：