[发明专利]一种串联补偿双有源无线电能传输系统的控制方法

说明书

本发明公开了一种串联补偿双有源无线电能传输系统的控制方法，包括副边采样电路采集交流侧输出电流i₂的相位；副边控制器将采集到交流侧输出电流i₂的相位过零点作为时间基准，采用PLL控制与PWM控制相结合的工作方式，计算出副边全桥变换器驱动信号时序，实现软开关条件的输出电压控制；原边控制器以采集到交流侧输入电流i₁的相位过零点作为时间基准，采用PLL控制与PWM控制相结合的工作方式，调整原边全桥变换器的占空比D₁，使得原边开关管开通时，交流侧输入电流i₁的相位过零，实现原边全桥变换器开关器件的软开关。

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改变移相角的大小和正负，可以控制传输功率的大小和方向。这个控制方法实现简单，但是由于两个全桥变换器工作在固定占空比，移相角的引入引起大量的无功电流，因此损耗巨大，系统效率低。

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V_o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V_o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。