一种LCC/S补偿无线电能传输系统双边解耦自适应调谐控制策略及实现装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种LCC/S补偿无线电能传输系统双边解耦自适应调谐控制策略及实现装置，主要包括主电路部分和控制电路部分，所述主电路部分包括直流电源U

【技术实现步骤摘要】
一种LCC/S补偿无线电能传输系统双边解耦自适应调谐控制策略及实现装置


[0001]本专利技术涉及感应耦合式无线电能传输(Wireless Power Transfer,WPT)
，具体涉及一种LCC/S补偿无线电能传输(LCC/S
‑
WPT)系统双边解耦自适应调谐控制策略。

技术介绍

[0002]在感应耦合式无线电能传输系统中，由于耦合机构具有较高的空间自由度，实际应用中难免发生线圈偏移现象，加上器件老化或工作温度的影响，不可避免会出现参数漂移现象，导致系统谐振频率偏离开关频率，造成频率失谐，降低系统的工作效率，破坏系统输出特性的稳定，因此研究WPT系统的谐振控制技术，对维持系统的高效稳定运行具有重大意义。目前，LCC/S
‑
WPT系统由于其具有发射线圈电流恒定，恒压输出负载范围宽等优点得到了广泛关注。现有基于LCC/S补偿的WPT系统调谐控制多只针对于原边进行单边调谐，或利用通信技术实现双边的调谐，同时需要进行参数辨识，并使用继电器进行分步控制，不仅控制过程复杂，而且增加了系统的体积和成本。因此，基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种LCC/S补偿无线电能传输系统双边解耦自适应调谐控制策略及实现装置，该装置包括主电路部分、原边调谐控制电路部分和副边调谐控制电路部分，其特征在于：所述主电路部分包括直流电源U
dc
、高频逆变电路、发射端LCC补偿网络、耦合器、接收端串联补偿网络、整流滤波电路、负载R
L
′
。其中，高频逆变电路的输入端连接直流电源U
dc
，高频逆变电路的输出端连接发射端LCC补偿网络，LCC补偿网络输出端连接耦合器发射端，耦合器接收端连接串联补偿网络，串联补偿输出端连接整流滤波电路输入端，整流滤波输出端连接负载R
L
′
，发射端LCC补偿网络包括电感L1，电容C1和开关电容C
p
，C
p
可实现电容值的连续调节，一端连接LCC补偿网络的电感L1和电容C1，另一端与耦合器连接，接收端串联补偿网络包括开关电容C
s
，两端分别连接耦合器接收端和整流滤波电路输入端。所述原边调谐控制电路包括信号采样处理电路、控制器和驱动电路，其中，信号采样处理电路输入端对逆变电路输出电流进行采样，输出端与控制器连接，控制器连接驱动电路，驱动电路输出端分别连接逆变电路和开关电容C
p
的开关管。所述副边调谐控制电路包括信号采样处理电路、控制器和驱动电路，其中，信号采样处理电路输入端对接收线圈电流进行采样，输出端与控制器连接，控制器连接驱动电路输入端，驱动电路输出端与开关电容C
s
开关管相连。2.如权利要求1所述的一种LCC/S补偿无线电能传输系统双边解耦自适应调谐控制策略及实现装置，其特征在于：所述控制策略包括原边调谐控制策略与副边调谐控制策略。其中原边调谐控制策略将逆变输出端电流i
in
的采样信号与逆变驱动信号v
inv
进行同步单位正弦化处理后，执行零相角(Zero Phase Angle,ZPA)控制策略得到控制指令v
t
，v
t
与载波信号v
p
′
经过比较器输出PWM信号，通过驱动电路放大后反馈控制C
p
的大小，实现原边的自适应调谐过程；副边调谐控制策略通过对电流i
s
进行采样并计算其有效值，然后经过双步长扰动观测算法得到调制信号v
r
，v
r
与同步载波信号v
s
比较后得到开关电容的控制信号，经驱动电路放大后对C
s
进行调节，实现副边的反馈调谐控制。3.如权利要求2所述的一种LCC/S补偿无线电能传输系统双边解耦自适应调谐控制策略及实现装置，其特征在于：所述同步单位正弦化处理将信号i
in
经过零检测后生成同步方波信号，并作用于外部重置积分器，该积分器在方波信号的每个上升沿处重置为0，由此可同步生成与i
in
同频率的锯齿波信号，经过系数放大使得锯齿波幅值为2π，再经过正弦(或余弦)运算得到标准的单位幅值正弦波信号i
′
in
，同理对v
inv
处理可生成单位正弦波信号v
′
inv
。此时信号i
′
in
和i
in
，v
′
inv
和v
inv
分别具有固定相差(如同步或正交)，若i
′
in
和v
′
inv
相位相差θ，则可分别表示为其中ω为系统工作角频率，θ∈[
‑
0.5π,0.5π]。4.如权利要求3所述的一种LCC/S补偿无线电能传输系统双边解耦自适应调谐控制策略及实现装置，其特征在于：信号v
′
inv
和i
′
in
分别只包含了v
inv
和i
in
的相位信息，两信号在经过乘法器后输出信号为v
mul
＝v
i
′
nv
×
i
i
′
n
＝cos(ωt)
×
cos(ωt+θ)＝0.5[cos(2ωt+θ)+cosθ]v
mul
经过低通滤波器后，输出即为包含v
inv
和i
in
相位差信息的直流分量V
θ
，表达式为：V
θ
＝0.5cosθ。
5.如权利要求2、3或4所述的一种LCC/S补偿无线电能传输系统双边解耦自适应调谐控制策略及实现装置，其特征在于：通过控制所述直流分量V
θ
的大小，即可对逆变输出端的电压u
in
和电流i
in
的相位差进行控制(电压u
in
与逆变电路驱动信号v
inv
同步)。基于此，对低通滤波器输出大小进行PI控制，设定相位差参考值V
θ*
，将输出直流分量V
θ
与参考值V
θ*
的误差信号输入PI控制器，PI控制器输出调制波v
t
，由v
t
与载波信号v
...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭平安，宋彬，雷旺，王博，陈智勇，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
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