系統(tǒng)輸出功率可調(diào)節(jié)。
[0072]圖3為本發(fā)明系統(tǒng)輸出功率仿真波形圖，使用MATLAB仿真軟件中的Simulink模塊 搭建如圖1仿真圖。鑒于單位時間內(nèi)系統(tǒng)所做功視為輸出功率，本實施例以周期為1秒為例， 如圖2控制基波雙向開關(guān)5:與諧波雙向開關(guān)S 2的開通與關(guān)斷，得到本系統(tǒng)輸出功率為在1秒 內(nèi)如圖3所示波形與X軸所圍成的面積，通過改變基波雙向開關(guān)5:與諧波雙向開關(guān)S 2的開通 與關(guān)斷組合形式及時間，可實現(xiàn)輸出功率的可控調(diào)節(jié)。
【主權(quán)項】
1. 一種寬范圍功率可調(diào)無線電能傳輸系統(tǒng)及其控制方法，其特征是：該無線電能傳輸 系統(tǒng)包括:直流電源、高頻逆變單元、基波能量通路、諧波能量通路、整流濾波單元、負載、原 邊控制單元和副邊控制單元;直流電源為高頻逆變單元供電，原邊控制單元為高頻逆變單 元的控制器;高頻逆變單元的輸出端同時與基波能量通路的輸入端和諧波能量通路的輸入 端連接，基波能量通路的輸出端和諧波能量通路的輸出端分別與二個整流濾波單元輸入端 連接，整流濾波單元的輸出端與負載連接，負載的反饋信號與副邊控制單元連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬范圍功率可調(diào)無線電能傳輸系統(tǒng)，其特征是:所述的高 頻逆變單元選用全橋逆變電路，基波能量通路與諧波能量通路并聯(lián)連接在高頻逆變單元的 輸出端。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬范圍功率可調(diào)無線電能傳輸系統(tǒng)，其特征是:所述的基 波能量通路由基波能量發(fā)射線圈電感并聯(lián)基波原邊補償電容后串聯(lián)基波原邊補償電感組 成LCL諧振補償結(jié)構(gòu)，基波能量拾取線圈電感串聯(lián)基波副邊補償電容后再串聯(lián)一個基波雙 向開關(guān)組成，基波能量發(fā)射線圈電感與基波能量拾取線圈電感采用松耦合磁路結(jié)構(gòu)實現(xiàn)物 理隔離;其中基波能量發(fā)射線圈電感與基波原邊補償電感的電感值相等，在系統(tǒng)基波工作 角頻率ω處，基波能量發(fā)射線圈電感與基波原邊補償電容滿足諧振關(guān)系，基波能量拾取線 圈電感與基波副邊補償電容滿足諧振關(guān)系，保證基波能量發(fā)射線圈電感上恒流。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬范圍功率可調(diào)無線電能傳輸系統(tǒng)，其特征是:所述的諧 波能量通路由諧波能量發(fā)射線圈電感并聯(lián)諧波原邊補償電容后串聯(lián)諧波原邊補償電感組 成LCL諧振補償結(jié)構(gòu)，諧波能量拾取線圈電感串聯(lián)諧波副邊補償電容后再串聯(lián)一個諧波雙 向開關(guān)組成，諧波能量發(fā)射線圈電感與諧波能量拾取線圈電感采用松耦合磁路結(jié)構(gòu)實現(xiàn)物 理隔離;其中諧波能量發(fā)射線圈電感與諧波原邊補償電感的電感值相等，在系統(tǒng)η次諧波工 作角頻率ηω處， η = 3,5,7,9,……，諧波能量發(fā)射線圈電感與諧波原邊補償電容滿足諧振 關(guān)系，諧波能量拾取線圈電感與諧波副邊補償電容滿足諧振關(guān)系，保證諧波能量發(fā)射線圈 電感上恒流。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬范圍功率可調(diào)無線電能傳輸系統(tǒng)，其特征是:所述的整 流濾波單元包括二極管011、0 12、013、014組成不可控整流電路后并聯(lián)濾波電容(：1形成基波整 流濾波電路，連接在基波能量通路輸出端;二極管〇 21、022、023、024組成不可控整流電路后并 聯(lián)濾波電容(： 2形成諧波整流濾波電路，連接在諧波能量通路輸出端;然后，基波整流濾波電 路與諧波整流濾波電路串聯(lián)后組成整流濾波單元，為負載供電。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬范圍功率可調(diào)無線電能傳輸系統(tǒng)，其特征是:所述的原 邊控制單元由原邊控制器DSP23和原邊驅(qū)動電路組成;原邊控制器DSP23的輸出端與原邊驅(qū) 動電路的輸入端連接，原邊驅(qū)動電路的輸出端對高頻逆變單元實施控制。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬范圍功率可調(diào)無線電能傳輸系統(tǒng)，其特征是:所述的副 邊控制單元由功率檢測電路、副邊控制器DSP26和副邊驅(qū)動電路組成;功率檢測電路的輸出 端與副邊控制器DSP26的輸入端連接，副邊控制器DSP26的輸出端與副邊驅(qū)動電路的輸入端 連接，副邊驅(qū)動電路的輸出端對基波雙向開關(guān)與諧波雙向開關(guān)實施控制。8. 權(quán)利要求1所述的一種寬范圍功率可調(diào)無線電能傳輸系統(tǒng)的控制方法，其特征是： (1)當(dāng)基波雙向開開通、諧波雙向開關(guān)32斷開時，無線電能傳輸系統(tǒng)工作于基波通 道能量獨立供電模式，系統(tǒng)輸出功率為Pi;當(dāng)基波雙向開關(guān)Si斷開、諧波雙向開關(guān)S2開通時， 無線電能傳輸系統(tǒng)工作于諧波能量通道獨立供電模式，系統(tǒng)輸出功率為p2;當(dāng)基波雙向開 關(guān)3:與諧波雙向開關(guān)&同時開通時，無線電能傳輸系統(tǒng)工作于基波能量通道與諧波能量通 道并行供電模式，系統(tǒng)輸出功率為P3;當(dāng)基波雙向開關(guān)Si與諧波雙向開關(guān)S2同時關(guān)斷時，無 線電能傳輸系統(tǒng)中無能量通路工作，系統(tǒng)輸出功率為〇; (2) 根據(jù)負載所需系統(tǒng)輸出功率要求的不同，通過控制基波雙向開關(guān)&與諧波雙向開關(guān) S2在周期T內(nèi)，基波雙向開關(guān)Si單獨開通時間Tl、諧波雙向開關(guān)S2單獨開通時間T2、基波雙向 開關(guān)3:與諧波雙向開關(guān)&同時開通時間Τ 3以及基波雙向開關(guān)5:與諧波雙向開關(guān)&同時關(guān)斷 時間To的長短，來控制系統(tǒng)輸出功率P=(P1*T 1+P2*T2+P3*T3+0*T Q)/T的大小，其中OSH 1'2、1'3<1'，1'()+1'1+1'2+1' 3 = 1'，且?2〈?1〈?3，使系統(tǒng)輸出功率0~?3寬范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，以滿足負 載的功率需求； (3) 鑒于諧波能量通道獨立供電模式下的系統(tǒng)傳輸效率較基波通道能量獨立供電模式 時高，所以本系統(tǒng)以系統(tǒng)傳輸效率為參考依據(jù)，優(yōu)先保障諧波能量通道工作時間，通過基波 雙向開關(guān)3!與諧波雙向開關(guān)3 2的搭配使用，將系統(tǒng)輸出功率分為0~P2、P2~P3兩個階段;如 果系統(tǒng)輸出功率在〇~P 2區(qū)間內(nèi)，使基波雙向開關(guān)&在周期T內(nèi)始終處于關(guān)斷狀態(tài)，通過控制 雙向開關(guān)32在周期T內(nèi)開通時間T 2和基波雙向開與諧波雙向開關(guān)52同時關(guān)斷時間To的比 例，實現(xiàn)系統(tǒng)輸出功率在0~P 2區(qū)間內(nèi)連續(xù)可調(diào)；如果系統(tǒng)輸出功率在P2~P3區(qū)間內(nèi)，首先使 雙向開關(guān)&在周期T內(nèi)始終處于開通狀態(tài)，然后通過控制基波雙向開在周期T內(nèi)開通時 間T 3的長短，實現(xiàn)系統(tǒng)輸出功率在p2~p3區(qū)間內(nèi)連續(xù)可調(diào)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種寬范圍功率可調(diào)無線電能傳輸系統(tǒng)及其控制方法，該系統(tǒng)包括直流電源、高頻逆變單元、基波能量通路、諧波能量通路、整流濾波單元、負載、原邊控制單元和副邊控制單元；根據(jù)負載所需系統(tǒng)輸出功率要求的不同，基于基波能量通道和諧波能量通道的功率傳輸特性差異，通過控制基波能量通道中的基波雙向開關(guān)S1與諧波能量通道中的諧波雙向開關(guān)S2的開關(guān)方式，使系統(tǒng)工作于基波能量通道獨立供電、諧波能量通道獨立供電、基波與諧波能量通道并行供電三種模式下，實現(xiàn)輸出功率寬范圍可調(diào)。優(yōu)點：基波能量通路與諧波能量通路協(xié)同工作，不僅提高了電源能量的利用率，而且在不加入復(fù)雜的控制電路基礎(chǔ)上，實現(xiàn)輸出功率寬范圍可調(diào)功能。
【IPC分類】H02J50/12
【公開號】CN105680577
【申請?zhí)枴緾N201610225229
【發(fā)明人】夏晨陽, 任思源, 柳玉玲, 張楊, 王衛(wèi), 谷志鵬, 王恩同
【申請人】中國礦業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年4月12日