无线传能系统及其谐波消除与功率调节方法技术方案

本发明专利技术公开了一种无线传能系统及其谐波消除与功率调节方法，无线传能系统中逆变器为第一全桥逆变器(H1)与第二全桥逆变器(H2)的输出端级联构成的级联型多电平逆变器；所述的第一全桥逆变器(H1)的输入端与直流电源一(E1)相连，第二全桥逆变器(H2)的输入端与直流电源二(E2)；直流电源一(E1)和直流电源二(E2)相互隔离且其输出电压幅值相等；所述的逆变器、电流传感器(IP)均和控制器相连的具体方式为：第一全桥逆变器(H1)的控制端、第二全桥逆变器(H2)的控制端和电流传感器(IP)的输出端均与控制器(KP)相连。该系统传输的电能功率大，系统的复杂度低，可靠性强，效率高。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，无线传能系统中逆变器为第一全桥逆变器(H1)与第二全桥逆变器(H2)的输出端级联构成的级联型多电平逆变器；所述的第一全桥逆变器(H1)的输入端与直流电源一(E1)相连，第二全桥逆变器(H2)的输入端与直流电源二(E2)；直流电源一(E1)和直流电源二(E2)相互隔离且其输出电压幅值相等；所述的逆变器、电流传感器(IP)均和控制器相连的具体方式为：第一全桥逆变器(H1)的控制端、第二全桥逆变器(H2)的控制端和电流传感器(IP)的输出端均与控制器(KP)相连。该系统传输的电能功率大，系统的复杂度低，可靠性强，效率高。【专利说明】
本专利技术涉及无线电能传输
，尤其涉及无线传能系统及其谐波消除与功率 调节方法。
技术介绍
无线电能传输技术应用到轨道交通列车、电动汽车等移动设备供电时，克服了传 统的有线电能传输技术容易碳积、产生接触火花、插接操作麻烦等缺陷。 现有的无线电能传输系统的主要构成及工作过程为：整流器将工频交流电变成直 流，在控制器的控制下通过升降压直-直变换器变换成所需的电压，随后由高频逆变器将 直流变成高频交流电，高频交流电流在发送线圈中流动产生高频磁场；为了使发送线圈中 的高频交变磁场恒定和系统稳定工作，通常在发送线圈与逆变器间串接电流传感器，电流 传感器将检测出的发送线圈的电流值送给发送端控制器，由控制器对升降压直-直变换器 的输出电压进行控制实现发送线圈的电流值的反馈控制。接收线圈感应到发送线圈产生的 高频交变磁场，在接收线圈中感生出高频的交流电，接收线圈中的高频交流电经过整流器 整流成直流电，再逆变为负载所需（通常为工频）交流电，从而完成电能的无线传输。其存 在的问题是：1、通过升降压直-直变换器来调节逆变器输出电压的基波有效值，实现功率 的调节；而升降压直-直变换器结构复杂，增加了系统的复杂度，降低了系统的可靠性和效 率。2、受开关器件容量的限制，单个高频逆变器的功率有限，导致系统的输出功率难以满足 大功率电能传输（如对交通设备进行电能无线传输）的要求。并且，高频逆变器通常为两 电平单相全桥逆变器，其输出为正、负两电平交替（而非正弦波）的交流电压，谐波含量高， 后续的谐振电路虽能消除大部分的高次谐波，但对低次谐波无法完全消除，易使发送端线 圈电流畸变，影响系统的传输性能。
技术实现思路
本专利技术的第一目的是提供一种无线电能传输系统，该系统传输的电能功率大，系 统的复杂度低，可靠性强，效率高。 本专利技术实现其第一专利技术目的所采用的技术方案是，一种无线电能传输系统，由接 收端、发送端两部分组成；其中，接收端包括依次串接的接收端线圈、接收端补偿电容和负 载；发送端包括依次串接的逆变器、电流传感器、发送端补偿电容和发送端线圈，逆变器、电 流传感器均和控制器相连，其特征在于： 所述的逆变器为第一全桥逆变器的输出端与第二全桥逆变器的输出端级联构成 的级联型多电平逆变器；且第一全桥逆变器的输入端与直流电源一相连，第二全桥逆变器 的输入端与直流电源二相连；直流电源一和直流电源二相互隔离且其输出电压幅值相等； 所述的逆变器、电流传感器均和控制器相连的具体方式为：第一全桥逆变器的控 制端、第二全桥逆变器的控制端和电流传感器的输出端均与控制器相连。 本专利技术的第二目的是提供一种使用上述的无线电能传输系统的谐波消除与功率 调节方法，该方法能有效消除系统中的三次谐波，提高系统传输的电能质量，且可靠的保证 发送端的电流值的恒定，从而实现不同负载下逆变器输出功率的自动调节。 本专利技术实现其第二专利技术目的所采用的技术方案是，一种使用上述的无线电能传输 系统的谐波消除与功率调节方法，其步骤是： A、控制器控制第一全桥逆变器及第二全桥逆变器的输出电压的当前弧度值 【权利要求】1. 一种无线电能传输系统，由接收端、发送端两部分组成；其中，接收端包括依次串接 的接收端线圈（Ls)、接收端补偿电容（Cs)和负载（RJ ;发送端包括依次串接的逆变器、电 流传感器（IP)、发送端补偿电容（Cp)和发送端线圈（Lp)，逆变器、电流传感器（IP)均和控 制器（KP)相连，其特征在于： 所述的逆变器为第一全桥逆变器（H1)的输出端与第二全桥逆变器（H2)的输出端级联 构成的级联型多电平逆变器；且第一全桥逆变器（H1)的输入端与直流电源一（E1)相连，第 二全桥逆变器（H2)的输入端与直流电源二（E2)相连；直流电源一（E1)和直流电源二（E2) 相互隔离且其输出电压幅值相等； 所述的逆变器、电流传感器（IP)均和控制器相连的具体方式为：第一全桥逆变器（H1) 的控制端、第二全桥逆变器（H2)的控制端和电流传感器（IP)的输出端均与控制器（KP)相 连。2. -种使用权利要求1所述的无线电能传输系统的谐波消除与功率调节方法，其步骤 是： A、 控制器（KP)控制第一全桥逆变器（H1)及第二全桥逆变器（H2)的输出电压的当前 2tt 弧度值4 = 1;控制器（KP)控制第一全桥逆变器（HI)与第二全桥逆变器（H2)输出的电 压的当前相位差么=f; B、 控制器（KP)接收电流传感器（IP)测出的发送线圈（Lp)的电流有效值IP ;如果当前 的电流有效值IP值大于设定的电流有效值I。，转C步；否则，转D步； C、 控制器进入脉宽调节模式： 如果当前的电流有效值IP值大于设定的电流有效值I。，控制器（KP)调低第一全桥逆 变器（H1)及第二全桥逆变器（H2)的输出电压的下一时刻弧度值0\，使下一时刻弧度值 9\等于当前弧度值V减少一个弧度调节量A V; 2tt 如果当前的电流有效值ip值小于设定的电流有效值i。，且当前弧度值a < y，控制器 (KP)则调高第一全桥逆变器（H1)及第二全桥逆变器（H2)的输出电压的下一时刻弧度值 ，使下一时刻弧度值9\等于当前弧度值V增加一个弧度调节量A V; 如果当前的电流有效值IP值小于设定的电流有效值I。，且当前弧度值見=$，则转D [K 少； D、 控制器进入相位差调节模式： 如果当前的电流有效值IP值小于设定的电流有效值I。，控制器（KP)调低第一全桥逆 变器（H1)及第二全桥逆变器（H2)的输出电压的下一时刻相位差0 ' A，使下一时刻相位差 9 '八等于当前相位差9 &减少一个调节量d 0 A ; 如果当前的电流有效值IP值大于设定的电流有效值I。，且当前相位差，控制器 (KP)则调高第一全桥逆变器（H1)及第二全桥逆变器（H2)的输出电压的下一时刻相位差 9 ' A，使下一时刻相位差9 ' &等于当前相位差9 &增加一个相位差调节量d 0 A ; 如果当前的电流有效值Ip值大于设定的电流有效值I。，且当前相位差見=f，则转c 止 /J/ 〇【文档编号】G05F1/66GK104283327SQ201410460756【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年9月11日 优先权日:2014年9月11日 【专利技术者】麦瑞坤, 李勇, 陆立文, 何正友, 高仕斌 申请人:西南交通大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线电能传输系统，由接收端、发送端两部分组成；其中，接收端包括依次串接的接收端线圈(Ls)、接收端补偿电容(Cs)和负载(RL)；发送端包括依次串接的逆变器、电流传感器(IP)、发送端补偿电容(Cp)和发送端线圈(Lp)，逆变器、电流传感器(IP)均和控制器(KP)相连，其特征在于：所述的逆变器为第一全桥逆变器(H1)的输出端与第二全桥逆变器(H2)的输出端级联构成的级联型多电平逆变器；且第一全桥逆变器(H1)的输入端与直流电源一(E1)相连，第二全桥逆变器(H2)的输入端与直流电源二(E2)相连；直流电源一(E1)和直流电源二(E2)相互隔离且其输出电压幅值相等；所述的逆变器、电流传感器(IP)均和控制器相连的具体方式为：第一全桥逆变器(H1)的控制端、第二全桥逆变器(H2)的控制端和电流传感器(IP)的输出端均与控制器(KP)相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：麦瑞坤，李勇，陆立文，何正友，高仕斌，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51