[发明专利]一种非接触供电的软开关控制方法及软开关控制电路

说明书

技术领域

本发明属于功率变换领域和于高频开关电源领域，涉及到非接触供电系统，具体是一种非接触供电的软开关控制电路及软开关控制方法。

背景技术

在非接触电能传输系统中，为了获得最大的传输功率和最大传输效率，在工作过程中由于补偿电容的不同和负载的变化，会使谐振电路的固有谐振频率发生偏移，导致传输功率和传输效率迅速降低。

目前，非接触电能传输控制电路一般采用全桥硬开关的控制方式，损耗大，开关器件容易损坏，不适合在非接触电能传输领域。如图1所示，传统的全桥软开关技术是移相技术，该控制技术由专门的控制芯片发出四路驱动波形，图1所示为全桥的拓扑，由左上，右上，左下，右下四个开关管组成，每个驱动波形的脉宽一定，左上与右下的驱动波形错开一定角度，右上与左下的驱动波形错开一定的角度，上管与下管有一定的死区时间，通过这种方法来实现软开关控制。这种控制方式的缺陷是空载环流损耗大，带大幅在后占空比丢失严重，整机的效率无法进一步提高，专门的控制芯片相应的成本也比较高。

在国内关于这方面的研究主要有以下两种控制方法：

第一种控制方法是利用分段控制方法来调节控制脉冲的移相角，解决多负载切换过程中原边回路的电流变化问题，但此控制方法复杂，没有实际应用。

第二种控制方法是利用相控电感的动态调谐方式实时调节原边回路的等效固有频率，从而保证系统工作谐振频率的稳定，以实现最大功率传输，但相控电感的控制算法过于复杂，这种控制方法也没有实际应用。

发明内容

本发明所要解决的问题在于，克服现有技术的不足，提供一种非接触电能传输的软开关控制电路，电路的原理是：根据补偿电容的不同和负载的变换，在非接触电能传输过程中实现了开关管的软开关，即实现开关管的零电流关断和零电压开通，保证非接触电能传输系统最大的传输功率和最大传输效率，电压（电流）波形接近正弦，电磁干扰小，使整个系统简单，干扰小，工作稳定可靠。

为了解决上述问题，本发明采取的技术方案如下：

一种非接触供电的软开关控制方法，其步骤包括：

1）检测非接触电能传输系统全桥谐振电路的输出电压和/或电流，计算得到电压和或电流相位差；驱动电路发出驱动信号产生脉冲信号；

2）根据采样电路检测得到非接触电能传输系统中感应耦合器原边电流，将该所述原边电流信号与驱动电路发出的驱动信号同时输入到锁相环电路信号输入端；

3）将所述锁相环的锁相频率设置为非接触传输系统的谐振频率；

4）在所述非接触电能传输系统上电阶段，主控制芯片产生一段时延的硬开关脉冲完成系统起振，经过暂态过程使得逆变输出电压和/或电流的相位差为零。

更进一步，主控制芯片在系统上电阶段，产生一段时延的硬开关脉冲以完成系统起振，当原边电流信号频率与控制信号频率一致时，锁相环电路会输出一个软开关信号给主控制芯片，这时电路工作在软开关状态。

更进一步，当输出负载变化所述原边电流信号频率与驱动信号频率不一致时，所述锁相环电路用于输出一个不是软开关的信号给主控制芯片，在主控制芯片继续产生一段时延的硬开关脉冲以完成系统起振，直到原边电流信号频率和驱动信号一致，这时整个电路重新工作在软开关状态。

更进一步，当逆变输出电压和/或电流的相位差为零时，所述非接触电能传输系统达到最大传输功率。

更进一步，当逆变输出电压和/或电流的相位差为零时，所述非接触电能传输系统达到最大传输效率。

本发明还提出一种非接触供电的软开关控制电路，其特征在于，包括非接触电能传输系统、采样电路单元、锁相环电路单元、驱动电路单元以及主控制芯片，

所述非接触电能传输系统用于提供非接触电能传输系统全桥谐振电路的输出电压和/或电流；

所述采样电路单元用于检测并计算得到电压和/或电流相位差；同时用于测得到非接触电能传输系统中感应耦合器原边电流；并将该所述原边电流信号与驱动电路发出的驱动信号同时输入到锁相环电路单元信号输入端；

所述锁相环电路单元用于接收到采样电路的输入信号将所述锁相环的锁相频率设置为非接触传输系统的谐振频率；

所述驱动电路单元用于在电路中发出驱动信号产生脉冲信号；

所述主控制芯片在所述非接触电能传输系统上电阶段，用于产生一段时延的硬开关脉冲完成系统起振，经过暂态过程使得逆变输出电压和/或电流的相位差为零。

本发明具有的有益效果：