[实用新型]用于非接触式能量传输系统的功率控制电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及到非接触式能量传输技术领域，具体地说，是一种用于非接触式能量传输系统的功率控制电路。

背景技术

随着科学技术的发展，非接触式能量传输已经广泛应用到电力传输以及自动控制等领域。而在非接触式能量传输系统中，其原边与副边是完全电气绝缘的两个独立部分，副边上所连接的功率负载往往会发生变化，要实现系统传输功率的调节与控制，通常也是从原边及副边分别采取措施，目前常见的功率控制主要有以下几种：

(1)原边或副边串联DC/DC变换器(即直流-直流变换)

通过在系统原边加入DC/DC环节，调整高频逆变器的输入电压，从而调节系统的传输功率。也可以在拾取端接入DC/DC变换器，实现副边局部稳压控制，以适应不同的负载。

(2)原边或副边失谐控制

在原边或副边的谐振回路中接入开关电容或者相控电感，调整其等效电容值或电感值，使得系统处于调谐状态或者非调谐状态，从而调节系统的传输功率或拾取到的功率。

(3)副边短路解耦控制

通过在拾取端并联一组解耦线圈或者在拾取线圈上并联一个短路开关，以一定的频率及占空比控制拾取端解耦就可以调节拾取到的功率。

(4)原边移相控制

对原边高频逆变器采用移相控制，通过调节移相角的大小来调节注入原边谐振网络的能量，从而调节系统的传输功率；

(5)原边能量注入控制

这种方法主要应用于电压型串联谐振的非接触式能量传输系统，在每次原边谐振电流过零时，控制器根据反馈误差信号确定是将谐振网络连接到电源以注入能量，还是让谐振网络自由振荡。这是一种离散的控制方式，每次能量注入的最小时间单位为半个振荡周期。

现有的这些控制方式中均存在不足，上述的1、2、3种控制方式均需要在系统主电路中接入开关辅助电路，这一方面增加了系统的成本及控制的难度，另一方面也不同程度地降低了系统的效率。第4种移相控制方法会使得原边逆变器的开关管工作在硬开关模式，在传输功率较大时，这会增加系统的开关损耗及电磁干扰EMI值。而第5种能量注入控制方法在轻负载情况下，能量注入的频率将会大幅下降，这会导致谐振电压电流波形的包络线存在很大的纹波，性能不稳定。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种用于非接触式能量传输系统的功率控制电路，用于解决现有技术中电路控制复杂，控制效率低下，性能不稳定等缺陷。

为达到上述目的，本实用新型采用如下方案：

一种用于非接触式能量传输系统的功率控制电路，包括直流电源、逆变器、原边谐振电路、副边谐振电路、整流滤波电路以及可变负载，所述逆变器为第一开关管、第二开关管、第三开关管以及第四开关管组成的桥式逆变电路；

其关键在于：所述可变负载的高电平端连接有电压检测单元，该电压检测单元的输出端连接有RF发射机，该RF发射机与RF接收机无线连接，所述RF接收机的输出端与电压比较单元的第一输入端连接，该电压比较单元的第二输入端还连接有标准参考电压，该电压比较单元的输出端连接有软开关工作点选择单元，该软开关工作点选择单元的输出端连接有信号分频单元，该信号分频单元的输出端连接有驱动电路，该驱动电路输出的4路驱动信号分别连接在所述第一开关管、第二开关管、第三开关管以及第四开关管的驱动端上。

所述直流电源、逆变器、原边谐振电路、副边谐振电路、整流滤波电路以及可变负载组成一个传统的非接触式能量传输系统，原边谐振电路中的激励线圈与副边谐振电路中的拾取线圈之间产生磁场耦合，实现了原边向副边的非接触式能量传输。

由于不同的应用环境可变负载的阻值会发生变化，导致系统的反射阻抗变化，从而引起系统传输功率的改变。本实用新型通过设置电压检测单元检测所述可变负载的输出电压，并利用成熟的RF射频技术将所检测到的电压数据通过RF发射机无线传输到设置在原边的RF接收机上，所述RF接收机将接收到的电压数据传送到电压比较单元中，该电压比较单元将接收到的电压数据与标准参考电压进行比较，并将比较结果传送到软开关工作点选择单元，所述软开关工作点选择单元根据接收到的比较结果可以调节信号分频单元的分频系数，所述信号分频单元接收到的分频系数，根据连接在基频输入端的基频信号可以输出分频信号，该分频信号输入到驱动电路中，由于该驱动电路用于驱动所述逆变器中开关管，所以分频信号的频率即为开关管的通断频率。