[发明专利]一种无线电能传输功率控制方法及系统

说明书

本发明公开一种无线电能传输功率控制方法及系统，方法具体为使用同步Buck变换器级联LCC‑S谐振网络，形成Buck‑LCC‑S无线电能传输系统；利用LCC‑S谐振网络的输入电压U_in和LCC‑S谐振网络发射端与发射线圈并联的电容的峰值电压V_CPP推算出Buck‑LCC‑S无线电能传输系统的输出功率；根据所述输出功率和预设的传输功率，利用PI控制调整所述同步Buck变换器的占空比，对LCC‑S谐振网络的输入电压进行控制，从而控制Buck‑LCC‑S无线电能传输系统的输出功率。本发明无需双端通信与额外的接收端控制，在一定耦合系数与负载变化的情况下实现稳定功率输出。

技术领域

本发明涉及无线电能传输技术领域，更具体地，涉及一种无线电能传输功率控制方法及系统。

背景技术

近年来，各类电子电气设备得到了快速普及与发展，而用户对电能传输的安全性与可靠性提出了新的要求。传统插电式电能传输技术在充电时，存在火花及高压触电等安全隐患，使得系统安全性、可靠性以及使用寿命降低，并尚且难以达到一些特殊工业场合的安全要求。与传统金属导线直接接触的电能传输方式不同，无线电传输技术是利用磁场、激光或微波等作为能量的传输媒介，使电网与用电设备之间无需电气直接接触，有效客服了传统金属导线直接接触供电所存在的固有缺陷与问题，极大地降低了用电设备对电线与接线端口的使用率。无线电能传输系统因其具有安全性、电气隔离、低维护和便捷性以及具备在特殊环境与天气下工作的能力等诸多优势，而被众多学者探讨与研究。其中无线电能传输系统的输出功率控制也成为一个研究热点。在实际应用中，如动态无线供电、恒功率无线充电以及功率可调供电等场合，往往都需要稳定的输出功率控制。然而在无线电能传输系统中其输出对负载和耦合系数变化十分敏感，且其耦合系数和负载在实际工作中往往是变化的，如果不对系统输出加以控制，则无法自由、可靠地获取电能。

当前，传统的无线电能传输系统对于输出功率的控制方法一般是以无线通信的方式将输出端的电压、电流信息反馈到发射端电路进行控制或者在接收端增加额外的DC-DC变换器、有源整流控制电路实现对输出的控制。然而，以往的控制方法存在一些缺陷和不足之处：以无线通信方式实现输出功率控制，由于与通信存在一定的延时这势必会影响系统的稳定性与可靠性，且在一定程度上增加了系统的复杂度；在接收端增加额外的控制电路实现输出功率控制，在负载或耦合系数变化时会对发射端电路产生一定的影响也需要在发射端增加额外的控制，且增加了接收端的体积。

现有技术中公开一种无线电能传输系统和无线电能传输控制方法，包括利用电流传感器检测供电电流；检测无线电能传输状态、中断及相关信息；并确定电能接收端的需求信息；通过电磁发生器产生电磁波；通过发射天线发射无线电磁波；通过接收器接收电磁波；基于接收的无线电能传输状态、中断信息判断传输是否稳定以及当前负载状态；基于判断结果通过功率调节器调节无线电能传输功率；利用电磁转换器将接收的电磁波转化为电能；利用辅助电源存储转化的电能。该方案同样存在输出对负载和耦合系数变化十分敏感，无法稳定输出。

发明内容

本发明的首要目的是提供一种无线电能传输功率控制方法，在一定耦合系数与负载变化的情况下实现输出功率稳定输出。

本发明的次要目的是提供一种无线电能传输功率控制系统。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种无线电能传输功率控制方法，包括以下步骤：

使用同步Buck变换器级联LCC-S谐振网络，形成Buck-LCC-S无线电能传输系统；

利用LCC-S谐振网络的输入电压U_in和LCC-S谐振网络发射端与发射线圈并联的电容的峰值电压V_CPP推算出Buck-LCC-S无线电能传输系统的输出功率；