[发明专利]一种磁耦合共振式智能电路

说明书

本发明提供了一种磁耦合共振式智能电路，包括：原边电路，包括依次连接的原边电能变换电路、原边无功补偿电路以及原边共振电路；副边电路，包括副边共振电路以及与副边共振线圈连接的副边无功补偿以及负载电路；所述智能电路还包括检测电路模块以及控制模块，所述检测电路模块用于在线实时检测电路中的节点电流以及电压值；所述控制模块用于对获取的节点电流、电压数据进行处理并依据处理结果对电路中的工作频率以及输出功率进行调节控制。本发明的磁耦合式智能电路用于电能的传输或变换，随副边电路变化，该电路调节速度快，控制精度高。

技术领域

本发明涉及能量传输技术领域，特别是一种磁耦合共振式智能电路。

背景技术

一种基于磁耦合共振的中距离无线能量传输技术得到了国内外的高度关注，它并不向外发射电磁波，而是在它的周围形成了一个非辐射磁场。当接收线圈与发射线圈产生磁共振时，两个线圈之间会形成一个非辐射磁场通道，从而通过磁场能到电能的转换实现中距离的电能传输，该方法最大的优点是明显提高了无线能量传输效率和距离。

然而现有技术中，采用磁耦合共振技术来进行无线电能量变换或传输时，考虑到各类电路的拓扑结构各异，无功补偿电路各不相同，且副边由于外接电路或副边端系统能量或潮流变化的影响，多具有不可控性，现有技术中是通过设计相应针对性的电路及其控制模式，其可复制性低，故当外接电路不断变化时，频率与输出功率都会动态变化，如何保证频率的快速回归至谐振频率且对输出功率进行实时的反馈控制，是急需解决的技术问题。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种调节速度快，适用对象范围广，精度高的磁耦合式智能电路。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

本发明提供了一种磁耦合共振式智能电路，包括：

原边电路，包括依次连接的原边电能变换电路、原边无功补偿电路以及原边共振电路；副边电路，包括副边共振电路以及与副边共振线圈连接的副边无功补偿以及负载电路；所述原边电能变换电路包括整流电路以及逆变电路；所述原边电能变换电路等效成第一二端口网络，位于第一二端口网络输入端的为第一节点，第二节点位于第一二端口网络的输出端节点；所述第二节点还为由原边无功补偿电路构成的第二二端口网络的输入端节点，第二二端口网络输出端节点为第三节点；所述原边共振电路与副边共振电路构成第三二端口网络，所述第三节点也为第三二端口网络的输入端节点，所述第三二端口网络的输出端节点为第四节点；所述智能电路还包括检测电路模块以及控制模块，所述检测电路模块用于在线实时检测各个节点的电流以及电压值；所述控制模块用于对获取的节点电流、电压数据进行处理并依据处理结果对电路中的工作频率以及输出功率进行调节控制。

优选地，所述整流电路采用全波整流电路，用于输出电压恒定，电流大于零且为半正弦波的直流。

优选地，所述逆变电路采用全桥逆变电路，用于稳态运行时，产生电压、电流同步变化的交流。

优选地，所述原边无功补偿电路采用T形补偿电路，包括第一电感，第二电感以及中间电容；所述第一电感与第二电感串联，所述中间电容的一端连接在第一电感与第二电感之间。

优选地，所述检测电路模块包括用于检测节点各电压以及电流的电压、电流检测单元以及用于获取各节点电压、电流信号的过零时刻的过零检测单元。

优选地，所述控制模块包括频率控制单元、反射阻抗计算单元以及输出功率控制单元；所述频率控制单元用于调节电路的工作频率，使得其跟随原副边之间共振电路的谐振频率；所述反射阻抗计算单元用于计算副边电路对原边电路的等效阻抗；所述输出功率控制单元用于根据原边电路中的流经第三节点的功率来调节控制输出功率。

优选地，所述反射阻抗计算单元通过检测第二节点处的电压、电流以及其相差的相位差角，实时计算反射阻抗，具体有：