一種無線電能傳輸設(shè)備接收端動態(tài)調(diào)諧裝置及其調(diào)諧方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無線電能傳輸設(shè)備接收端動態(tài)調(diào)諧裝置及其調(diào)諧方法，其裝置的組成是：無線電能傳輸設(shè)備接收端中的接收線圈(Lr)與負(fù)荷(D)之間依次連接有補(bǔ)償電容(Cr)、相控電感電容并聯(lián)電路、電流傳感器(IR)；其中，相控電感電容并聯(lián)電路的組成是：電感(Lt)與雙向晶閘管(Ty)串聯(lián)后再與電容(Ct)并聯(lián)；雙向晶閘管(Ty)的控制端和電流傳感器(IR)的輸出端均與調(diào)諧控制器(KR)相連；該調(diào)諧裝置及其相應(yīng)的調(diào)諧方法，能使接收端保持在最大電流有效值下運(yùn)行，即接收端電路更接近完全諧振狀態(tài)，以提高接收端的有功功率，進(jìn)而提高無線電能傳輸設(shè)備的傳輸功率和效率。
【專利說明】一種無線電能傳輸設(shè)備接收端動態(tài)調(diào)諧裝置及其調(diào)諧方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無線電能傳輸【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其屬于感應(yīng)耦合無線電能傳輸設(shè)備中的動態(tài)調(diào)諧裝置及其調(diào)諧方法。
【背景技術(shù)】
[0002]二十一世紀(jì)以來無線電能傳輸?shù)幕A(chǔ)理論研究和相關(guān)技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用已經(jīng)成為目前的研究熱點(diǎn)，引起了眾多國內(nèi)外學(xué)者和工業(yè)界的密切關(guān)注。無線傳能技術(shù)的應(yīng)用小到電動牙刷、手機(jī)充電，大到電動汽車無線充電樁、軌道交通無線供電系統(tǒng)，而且正逐漸向大功率應(yīng)用方向發(fā)展。 [0003]感應(yīng)f禹合無線電能傳輸方式是眾多無線電能傳輸方式中向大功率方向發(fā)展最有前景的之一，其傳輸裝置由發(fā)送端和接收端兩部分組成。第一部分是感應(yīng)耦合無線電能傳輸裝置的發(fā)送端，其組成原理是:電網(wǎng)的工頻電經(jīng)過整流器整流成直流電，再經(jīng)過高頻逆變器將直流逆變成高頻的交流電，高頻的交流電流在發(fā)送線圈中流動產(chǎn)生高頻交變磁場。第二部分是感應(yīng)耦合無線電能傳輸裝置的接收端，其組成原理是:接收端的接收線圈感應(yīng)到發(fā)送線圈產(chǎn)生的高頻交變的磁場，在接收線圈中感生出高頻的交流電，接收線圈中的高頻交流電經(jīng)過整流器整流成直流電，再逆變?yōu)樨?fù)載所需(通常為工頻)交流電，從而完成電能的無線傳輸。
[0004]感應(yīng)耦合無線電能傳輸裝置的核心問題就是接收線圈和發(fā)送線圈之間的能量傳輸。最理想的情況下，感應(yīng)耦合無線電能傳輸裝置發(fā)送端和接收端均處于同一諧振頻率下諧振時，裝置的傳輸功率和傳輸效率達(dá)到最大。然而接收線圈和發(fā)送線圈之間存在較大的氣隙，使得發(fā)送線圈和接收線圈的漏感很大，加之，負(fù)載、溫濕度等因素均會導(dǎo)致線路的阻抗發(fā)生變化；從而使發(fā)送線圈的無功功率增加，接收線圈的電壓降低，降低了電能的傳輸功率與傳輸效率。為了提高電能的傳輸功率與傳輸效率，一般由調(diào)諧裝置通過投切電容來對發(fā)送線圈或接收線圈的漏感等進(jìn)行調(diào)諧，即電容與發(fā)送線圈或接收線圈線圈組成LC諧振振蕩電路，提聞發(fā)送線圈和接收線圈的有功功率；
[0005]然而，現(xiàn)有接收端調(diào)諧裝置大多是基于阻抗測量而改變投切電容數(shù)量進(jìn)行動態(tài)補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)對無線傳能系統(tǒng)接收端線圈漏感的調(diào)諧；但由于接收端線圈漏感變化等因素導(dǎo)致其阻抗難以實(shí)時、精確測量，使得無線傳能系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)送端與接收端的諧振頻率發(fā)生變化時，調(diào)諧裝置不能實(shí)時、精確調(diào)諧，系統(tǒng)沒有處于諧振的狀態(tài)，降低了無線傳能系統(tǒng)傳輸功率和效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的第一目的是提供一種無線電能傳輸設(shè)備接收端動態(tài)調(diào)諧裝置，該動態(tài)調(diào)諧裝置能使接收端保持在最大電流有效值下運(yùn)行，即接收端電路更接近完全諧振狀態(tài)，以提聞接收端的有功功率，進(jìn)而提聞無線電能傳輸設(shè)備的傳輸功率和效率。
[0007]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其第一發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是，一種無線電能傳輸設(shè)備接收端動態(tài)調(diào)諧裝置，其特征在于:
[0008]無線電能傳輸設(shè)備接收端中的接收線圈與負(fù)荷之間依次連接有補(bǔ)償電容、相控電感電容并聯(lián)電路、電流傳感器；其中，相控電感電容并聯(lián)電路的組成是:電感與雙向晶閘管串聯(lián)后再與電容并聯(lián)；雙向晶閘管的控制端和電流傳感器的輸出端均與調(diào)諧控制器相連。
[0009]本發(fā)明的第二目的是提供一種使用上述的動態(tài)調(diào)諧裝置進(jìn)行調(diào)諧的方法，該方法更快捷、更簡單地實(shí)現(xiàn)接收端的調(diào)諧，提高接收端的有功功率，進(jìn)而提高無線電能傳輸設(shè)備的傳輸功率和效率。
[0010]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其第二發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是，一種使用上述的動態(tài)調(diào)諧裝置對無線電能傳輸設(shè)備進(jìn)行調(diào)諧的方法，其步驟是:
[0011]A、初始時，雙向晶閘管的當(dāng)前觸發(fā)角CItl設(shè)為JI，即雙向晶閘管設(shè)為斷開狀態(tài)；
[0012]B、調(diào)諧控制器控制雙向晶閘管使其觸發(fā)角為當(dāng)前觸發(fā)角Citl，同時電流傳感器檢測出接收線圈的電流有效值Ir，傳送給調(diào)諧控制器，調(diào)諧控制器將收到的電流有效值Ir記為當(dāng)前電流有效值Itl;
[0013]C、調(diào)諧控制器將B步的當(dāng)前觸發(fā)角Citl代入下式(I)中的觸發(fā)角α計算出相控電感電容并聯(lián)電路的當(dāng)前等效阻抗Ζ。，
【權(quán)利要求】
1.一種無線電能傳輸設(shè)備接收端動態(tài)調(diào)諧裝置，其特征在于: 無線電能傳輸設(shè)備接收端中的接收線圈(Lr)與負(fù)荷(D)之間依次連接有補(bǔ)償電容(Cr)、相控電感電容并聯(lián)電路、電流傳感器(IR);其中，相控電感電容并聯(lián)電路的組成是:電感(Lt)與雙向晶閘管(Ty)串聯(lián)后再與電容(Ct)并聯(lián)；雙向晶閘管(Ty)的控制端和電流傳感器(IR)的輸出端均與調(diào)諧控制器(KR)相連。
2.一種使用權(quán)利要求1所述的動態(tài)調(diào)諧裝置對無線電能傳輸設(shè)備進(jìn)行調(diào)諧的方法，其步驟是: A、初始時，雙向晶閘管(Ty)的當(dāng)前觸發(fā)角設(shè)為Ji，即雙向晶閘管(Ty)設(shè)為斷開狀態(tài)； B、調(diào)諧控制器(KR)控制雙向晶閘管(Ty)使其觸發(fā)角為當(dāng)前觸發(fā)角α0,同時電流傳感器(IR)檢測出接收線圈(Lr)的電流有效值Ir，傳送給調(diào)諧控制器(KR)，調(diào)諧控制器(KR)將收到的電流有效值k記為當(dāng)前電流有效值I0 ; C、調(diào)諧控制器(KR)將B步的當(dāng)前觸發(fā)角代入下式(I)中的觸發(fā)角α計算出相控電感電容并聯(lián)電路的當(dāng)前等效阻抗Ztl,
【文檔編號】H02J17/00GK103944279SQ201410133925
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月3日
【發(fā)明者】麥瑞坤, 陸立文, 李勇, 何正友, 李硯玲 申請人:西南交通大學(xué)