[发明专利]无线电能传输及相关系统谐振频率的动态检测及补偿技术

说明书

一种可以使开关模式DC‑AC变换器驱动下的振荡系统始终工作于“方波驱动，软开关以及谐振”状态下，从而可以极大地提高系统的效率以及能量传输能力的控制方法。该方法主要包括四项技术：(1)通过比较系统门驱动信号与系统主振荡电压或电流过零点信号的相位差，来动态实时监测系统自身固有谐振频率的技术；(2)一种实现一种压控软开关可变电容的技术；(3)一种避免变频系统频率分叉问题的技术；(4)一种用一个电压来动态实时调整单稳触发器输出脉冲宽度的技术。

本案为母案(申请号：201780018616.3，国际申请日：2017-04-06，优先权日：2016-04-06，国际公布号：WO2017/173998，国际公布日：2017-10-12，发明名称：无线电能传输及相关系统谐振频率的动态检测及补偿技术)的分案申请。鉴于最早母案申请中权利要求部分的书写不符合规范，此次分案申请将原母案申请中书写不规范的十项权利要求，改为此次分案申请的五项权利要求。

技术领域

该发明主要涉及开关模式DC-AC变换器驱动下的振荡系统，比如说无线电能传输系统，开关电源等等，自身固有谐振频率的动态实时检测及补偿技术。利用这些技术，可以使这些系统始终工作于方波驱动，软开关及谐振状态，从而可以使这些系统的效率以及能量传输能力最优化，并且可以通过调谐作用对系统的输出电压及功率进行调整和稳定。

背景技术

从某种角度来说，一个无线电能传输系统就是一个振荡系统，能量通过振荡来传输，没有振荡就没有传输。要想把能量传好，首先就要振好，而要想振好，首先就要知道系统自身所固有的谐振频率，以便使系统的驱动频率与系统自身所固有的谐振频率一致，实现软开关以及谐振来使系统的效率及能量传输能力最大化。然而，一个无线电能传输系统的固有谐振频率不是固定不变，而是随着系统的许多参数，比如说原副边的耦合系数，负载以及其它各种电路参数的变化而变化的。实际上，频率是一个无线电能传输最为重要最为活跃的参数，它对系统几乎每一个重要的方面都有影响，比如说系统的谐振，软开关，能量传输能力，效率等等。控制了系统的频率，就控制了系统每一个重要的方面。所以，动态实时检测可能是不断变化的系统自身固有谐振频率的方法，非常重要。

此外，无线电能传输系统通常是由开关模式DC-AC变换器驱动的。从某种角度来说，一个无线电能传输系统，就是一个开关模式DC-AC变换器驱动下的振荡系统。对于开关模式的DC-AC变换器来说，方波驱动以及软开关对于提高变换器的效率非常重要。尤其是在高频以及大功率的情况下，能否做到软开关甚至会关系到系统能否正常工作，因为硬开关所导致的高功耗及高噪声有可能会使开关不能正常工作从而导致整个系统的失效。

总之，对于一个无线电能传输系统(或开关模式DC-AC变换器驱动下的振荡系统)来说，通过使系统的驱动频率与系统自身所固有的谐振频率保持一致，同时实现方波驱动，软开关以及谐振，对于提高系统的效率以及能量传输能力非常重要。本发明提出了一系列动态实时检测及补偿系统自身固有谐振频率的技术，来确保系统始终同时工作于上述三个条件之下，以提高系统的效率及能量传输能力。在具体实施方式部分，对这些技术及其应用分以下三部分进行了详细的解释：

1)系统谐振频率的动态检测方法

2)系统谐振频率的补偿技术

3)多原边大功率无线电能传输系统

发明内容

本发明提出了一系列可以确保开关模式DC-AC变换器驱动下的振荡系统始终工作于方波驱动，软开关及谐振状态下的技术，对提高系统的效率及能量传输能力至关重要。到目前为止，尚未发现现有技术可以同时做到以上三点。