[实用新型]基于附加耦合电感的谐振变换器用调节装置

说明书

本实用新型公开了一种基于附加耦合电感的谐振变换器用调节装置，该装置包括激励源和控制器，还包括附加耦合电感，其中激励源与附加耦合电感原边相连，附加耦合电感的副边串联和/或并联在待调节主电路的原边和/或副边的任意支路中。其优点在于：控制简单，以弱控强，通过较小的电流激励，采用附加耦合电感的方式，来实现任意失谐支路的调谐和/或输出电压、电流、功率和系统效率的调节。

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术、非接触电能传输技术、非接触电能传输系统的控制技术，具体涉及一种基于附加耦合电感的调节装置及控制方法。

背景技术

谐振变换器在功率变换领域具有广泛的应用，但是谐振元件(L、C)的老化、温飘会导致系统电路参数改变，从而导致电路失谐，增益变化、效率降低，器件应力提高，功率处理能力下降，可靠性降低。另一方面，在一些应用场合会要求或希望变化器中的某些谐振元件的大小(感抗、容抗)能够随着系统工况的变化而变化，从而改善系统的工作性能。

以非接触谐电能传输应用背景(不限于)下的谐振变换器为例，其中的补偿元件(L、C)的大小一般依据原副边的额定位置的电气参数来设计，但在变气隙或者原、副边之间错位时引起的原、副边自感以及之间互感的变化。若不能及时调整补偿元件大小，将会丧失完全补偿时低逆变器伏安容量、低电流应力、软开关以及最大功率输出等优点，严重时会导致系统的不稳定甚至失控。最新的SAE 标准，对电动汽车的实际应用场合提出了互操作性的要求，大多数情况下非接触供电系统的原边侧和副边侧来自于不同的生产商，因此变压器绕组结构以及补偿拓扑的不同都给其互操作带来困难，满足在不同的错位和变气隙下，不同补偿拓扑以及结构的原副边之间无线功率能够稳定高效的传输，是互操作性的基本要求之一。

为了解决上述问题，系统需要动态地调整谐振元件阻抗大小，来补偿其中随机的、由环境或人为导致的失谐阻抗，进而能保证功率传输的稳定、高效。

附图11为传统的基于可调电感(电容)的动态调谐方法；

该方法一般通过对电容两端的电压信号进行采样，根据电压信号控制双向开关每半周期的无功能量注入来实现可调电容或可调电感，但会带来以下缺点：

(1)由额外增加的无源阻抗所决定的固定的补偿能力以及固有的单向调节能力(也有通过增加并联电容实现补偿的双向调节，但与此同时也进一步减小了补偿能力)；

(2)会在补偿侧引入额外的电流谐波，同时也要考虑开关的电压应力问题；

(3)用于串联补偿时存在浮地电压采样问题，因此常用在并联补偿场合。

附图12为开关电容动态调谐方法；该方法通过检测系统的失谐情况逐次增加或者减少串入电路中开关电容的数量，进而实现系统的动态调谐。此方法只能实现补偿电容的单方向上数值的改变，可调容值离散，控制精度受电容数量所限制，且并列电容的动态调谐方法随着负载功率范围增大，所需的电容个数将会越来越多，随之增加了功率控制开关管和相应的驱动电路，增加了控制难度和系统体积。

发明内容

本实用新型提供一种基于附加耦合电感的谐振变换器用调节装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于附加耦合电感的谐振变换器用调节装置，该装置包括激励源和控制器；还包括附加耦合电感，其中激励源与附加耦合电感原边相连，附加耦合电感的副边串联和/或并联在待调节主电路的原边和/或副边的任意支路中(如附图1、附图2所示)。

本实用新型的进一步设计在于：所述附加耦合电感的原边绕组数量、副边绕组数量为一个或多个。

所述激励源为可调交流电流源，或为可调交流电压源，或为由直流源、逆变器、补偿网络构成的等效可调交流电压源或等效可调交流电流源。