[发明专利]一种无线充电系统的控制方法及其系统

说明书

本发明提出一种无线充电系统的控制方法及无线充电系统，包括：无线发射步骤，用于通过一无线充电发射端将电网接入的交流电经整流滤波并经逆变器之后产生的高频交流电激励发射线圈产生交变电磁场；无线接收步骤，用于通过一无线充电接收端的接收线圈利用磁耦合作用从发射线圈产生的交变电磁场中拾取能量，并转换成直流电供给负载；频率追踪步骤，用于在无线充电发射端获取逆变器输出电压信号和电流信号的相位差并根据该相位差调节逆变器工作频率以追踪系统固有谐振频率进行无线充电控制。上述方案通过调节逆变器的工作频率，使其与无线充电系统固有谐振频率一致以实现频率追踪，提高了系统的传输效率和可靠性。

技术领域

本发明属于无线充电技术领域，尤其涉及一种无线充电系统的控制方法及其系统。

背景技术

近年来，无线充电技术被越来越多的人熟知，其应用领域也在逐渐拓宽中。无线充电技术通过高频磁场耦合实现供电设备与用电设备的非接触电能传输，具有可靠性更高，安全性更好，更容易实现自动化控制等优点，目前已被广泛应用于巡检机器人、无人搬运车、扫地机器人、水下机器人及电动汽车等领域。

无线充电系统通过线圈耦合进行能量传输，但是，当线圈由于尺寸限制、系统工作在耦合系数较低的松耦合状态时，只有让逆变器工作频率和固有谐振频率一致，才能使系统的效率达到最大。另外，逆变器工作在系统固有频率时，谐振系统整体呈现为阻性，逆变器工作在软开关工作状态，这样会大大降低电路中的开关噪声，提高系统工作的可靠性。另外，在实际应用中，由于谐振电容和线圈本身存在的差异，或者无线充电接收端所接负载的变化，都会导致系统固有谐振频率发生偏移，此时需要及时调整逆变器工作频率去追踪系统固有谐振频率，使系统重新到达最佳的工作状态。

发明内容

为解决上述的技术问题，本发明提出了一种无线充电的控制方法及其实现系统，根据逆变器输出端电压电流的相位差调节逆变器的工作频率，使其与无线充电系统固有谐振频率一致，从而提高系统的传输效率和可靠性。

一方面，本发明公开了一种无线充电系统的控制方法，包括：

S100：无线发射步骤，用于通过一无线充电发射端将电网接入的交流电经整流滤波并经逆变器之后产生的高频交流电激励发射线圈产生交变电磁场；

S200：无线接收步骤，用于通过一无线充电接收端的接收线圈利用磁耦合作用从所述发射线圈产生的交变电磁场中拾取能量，并转换成直流电供给负载；

S300：频率追踪步骤，用于在无线充电发射端获取逆变器输出端的电压信号和电流信号的相位差并由一发射端MCU根据该相位差调节逆变器工作频率以追踪系统固有谐振频率进行无线充电控制。

进一步的，在上述方法中，所述无线发射步骤还包括：

调压步骤，用于将整流滤波步骤得到的直流电进行调压后发送至所述逆变器。

进一步的，在上述方法中，所述频率追踪步骤还包括：

S310：信号采样，用于采样所述逆变器输出端的电压信号、电流信号；

S320：波形整定，用于将采样的电压信号和电流信号经波形整定得到电压采样信号和电流采样信号，所述电压采样信号和电流采样信号的波形为方波。

S330：相位关系判断，用于比较所述电压采样信号和电流采样信号，并设定相位超前的为第一信号，相位滞后的设为第二信号；

S340：相位差检测，用于获取第一信号和第二信号的相位差；

S350：获取已设定的第一信号与第二信号的相位差参考阈值△；

S360：调节工作频率，用于根据所述相位差调节逆变器的工作频率以追踪系统固有谐振频率，直至第一信号与第二信号相位差小于△；第一信号与第二信号相位差小于△时，系统不调节。