法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2019-11-08
授权
授权
2017-07-14
实质审查的生效 IPC(主分类):H02J50/12 申请日:20170327
实质审查的生效
2017-06-20
公开
公开
技术领域:
本发明属于无线电能传输技术领域,具体涉及一种串联补偿双有源无线电能传输系统的控制方法。
背景技术:
现有的串联补偿双有源无线电能传输系统由原边全桥变换器、发射侧线圈及其补偿电容,副边全桥变换器、接受侧线圈及其补偿电容构成,其拓扑结构如图1所示。串联补偿双有源无线电能传输系统,由于双边具有有源特性,可以主动调整接受侧输出电压,适应大负载变化范围应用场合,效率高。由于具有完全对称的特性,因此能够实现能量的双向传递。
串联补偿双有源无线电能传输系统控制方法方面,目前最简单的是纯移相调制策略。该控制方法只有一个控制量,两侧全桥变换器工作在50%固定占空比状态,通过控制两个全桥变换器的移相角
串联补偿双有源无线电能传输系统的另一种控制方法是双PWM控制方式。即两个全桥变换器都采用PWM控制,控制两个变换器的输出电压,为了优化效率维持两个全桥变换器移相角为90度固定值。这种控制方法由于没有无功电流的引入,系统效率高。但是由于两个全桥变换器都采用PWM控制,全桥变换器都是工作在硬开关状态,开关损耗大;PWM控制中占空比的调整需要通信系统的引入,增加系统成本。
发明内容:
本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷,提供了一种串联补偿双有源无线电能传输系统的控制方法,该控制方法原边副边两个全桥变换器都采用固定频率下的PLL控制与PWM控制相结合的控制方法,无需通信装置条件下,实现输出电压的稳定,能量的双向传输,使得两个全桥变换器都工作在软开关状态下,提高系统效率。
为达到上述目的,本发明是通过以下技术方案来实现的:
一种串联补偿双有源无线电能传输系统的控制方法,包括以下步骤:
1)副边采样电路分别采集直流侧输出电压Vo的幅值,以及交流侧输出电流i2的相位送入副边控制器;
2)将步骤1)中采集到的直流侧输出电压Vo与直流侧输出参考值Voref做差比较,其差值经过PI调节器整定,得到副边全桥变换器占空比D2;
3)将步骤2)得到的副边全桥变换器占空比D2经过交流侧输出电流i2的相位过零点作为时间基准,副边控制器采用PLL控制与PWM控制相结合的工作方式,副边控制器计算出副边全桥变换器驱动信号时序,经驱动电路,驱动相应副边全桥变换器开关器件;
4)原边采样电路分别采集直流侧输入电压Vin的幅值,以及交流侧输入电流i1的相位送入原边控制器;
5)将步骤4)中采集到交流侧输入电流i1的相位过零点作为时间基准,原边控制器调整原边全桥变换器的占空比D1,输出原边全桥变换器驱动信号时序,经驱动电路,驱动相应原边全桥变换器开关器件,原边控制器采用PLL控制与PWM控制相结合的工作方式,使得原边开关管开通时,交流侧输入电流i1的相位过零。
本发明进一步的改进在于,步骤3)中,以交流侧输出电流i2在相位过零作为计时起点,副边控制器控制副边全桥变换器的相位延迟,在相位延迟时间段,使得i2被短路,从而实现副边全桥变换器占空比D2的调整,控制直流侧输出电压Vo稳定。
本发明进一步的改进在于,步骤3)中,交流侧输出电流i2在相位延迟时间结束后,副边控制器控制副边全桥变换器开关管关断,交流侧输出电流i2通过副边全桥变换器二极管续流,交流侧输出电流i2过零时自然关断,实现副边全桥变换器的ZCS软开关。
本发明进一步的改进在于,步骤5)中,通过采样检测到交流侧输入电流i1的相位,原边控制器不断调整原边全桥变换器的占空比D1,实现原边全桥变换器开关管开通时交流侧输入电流i1恰好过零,原边控制器计算出原边全桥变换器驱动信号时序,经驱动电路,驱动相应原边全桥变换器开关器件,实现原边全桥变换器开关管的ZVS软开关。
与现有技术相比,本发明具有以下有益的技术效果:
本发明进一步的改进在于,采用固定频率下的PLL控制与PWM控制相结合的控制方法,输出电压的稳定的同时,实现了两侧全桥变换器工作在软开关状态下,提高系统效率。
进一步地,本发明通过采样谐振电流实现控制,控制系统无需通信装置,节约了成本,增加了系统的可靠性。
进一步地,本发明由于副边整流器采用有源全桥变换器,原边副边的控制结构完全相同,能够实现能量的双向传递。
进一步地,原边控制器和副边控制器都采用PLL控制与PWM控制相结合的工作方式,两侧变换器单独定频控制,通过电流相位检测,实现输出电压稳定,两边同时实现软开关
附图说明:
图1为串联补偿双有源无线电能传输系统;
图2为串联补偿双有源无线电能传输系统的控制方法结构框图;
图3为串联补偿双有源无线电能传输系统的运行波形图。
具体实施方式:
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明,所述是对本发明的解释而不是限定。以下结合附图对本发明做出进一步的说明。
如图1所示,串联补偿双有源无线电能传输系统,包括原边电路和副边电路组成。其中原边电路包括:有开关管S1~S4构成原边全桥变换器、原边采样电路、原边控制器和原边驱动电路。其中副边电路包括:由S5~S8构成的副边全桥变换器、副边采样电路、副边控制器和副边驱动电路。
串联补偿双有源无线电能传输系统的控制方法结构框图,如图2所示。
首先,副边采样电路分别采集直流侧输出电压Vo的幅值,以及交流侧输出电流i2的相位送入副边控制器;将采集到的直流侧输出电压Vo与直流侧输出参考值Voref做差比较,其差值经过PI调节器整定,得到副边全桥变换器占空比D2。
然后,以交流侧输出电流i2的相位过零点作为时间基准,交流侧输出电流i2在相位过零后,副边控制器控制副边全桥变换器开关管S6和S8导通,使得i2被短路(1-D2)*T时间,其中T为开关周期。交流侧输出电流i2在相位过零(1-D2)*T时间后,副边控制器控制副边全桥变换器开关管S6和S8的关断时,交流侧输出电流i2通过副边全桥变换器二极管D5和D7续流,从而实现副边全桥变换器占空比D2的调整,控制直流侧输出电压Vo稳定。副边控制器采用PLL控制与PWM控制相结合的工作方式,副边控制器计算出副边全桥变换器驱动信号时序,经驱动电路,驱动相应副边全桥变换器开关器件;
最后,原边采样电路分别采集直流侧输入电压Vin的幅值,以及交流侧输入电流i1的相位送入原边控制器,将采集到交流侧输入电流i1的相位过零点作为时间基准,原边控制器调整原边全桥变换器的占空比D1,通过采样检测到交流侧输入电流i1的相位,原边控制器不断调整原边全桥变换器的占空比D1,实现原边全桥变换器开关管开通时交流侧输入电流i1恰好过零。原边控制器采用PLL控制与PWM控制相结合的工作方式,计算出原边全桥变换器驱动信号时序,经驱动电路,驱动相应原边全桥变换器开关器件,实现原边全桥变换器开关管的ZVS软开关。
该控制策略下,串联补偿双有源无线电能传输系统的运行波形图如图3所示。在无需通信设备的条件下,控制输出电压的稳定的同时,实现了两侧全桥变换器工作在软开关状态下,提高系统效率。
机译: 具有串联补偿的有源滤波器控制方法
机译: 电力系统的串联补偿控制方法及使用该方法的串联补偿装置
机译: 具有桥或CPDA的DC-DC转换器,双有源桥DC-DC转换器设备和有源双PWM控制系统的控制方法