电力变换器电路的控制方法技术

电力变换器电路的控制方法中，采用原边独立控制和副边独立控制的方式，来解决实时信息交互中无线通信的长时延等引起的控制稳定性和可靠性问题、及避免多级电路造成低电能转换效率和低功率密度问题。对于原边发射电路，控制逆变器的移相角α和原边动态补偿相位角δ，从而调解功率传输并适应耦合系数的变化。对于副边接收电路，控制整流器的移相角β和整流器的输入电压与输入电流的相位差φ，使等效负载电阻匹配最优负载电阻，并控制副边动态补偿相位角ρ，使谐振网络电抗抵消等效负载电抗，副边阻抗的电抗为零。通过谐振网络的原边动态补偿相位角δ及副边动态补偿相位角ρ，分别调整原边谐振电容和副边谐振电容，抵消线圈间相对距离及偏移的扰动。

【技术实现步骤摘要】
电力变换器电路的控制方法
本专利技术涉及电力变换器技术，尤其涉及一种电力变换器电路的控制方法。
技术介绍
随着手机无线充电等小功率无线电能传输技术的广泛应用，无线电能传输技术在中大功率等级方面的应用也在深入研究和积极尝试中。然而，现有的无线电能传输技术仍然面临着能量传输的低效率、短距离、较差的耐偏移性等关键技术瓶颈。为了提高能量传输距离和效率，提出了对电力变换器电路中的原边线圈和副边线圈分别增加谐振补偿网络以构成磁谐振的技术。然而，在现有的谐振补偿网络中，复合补偿网络LCC谐振拓扑电路中的补偿电感感量与线圈感量相近，且逆变电流流经该补偿电感，导致大量损耗。此外，功率电感庞大的体积降低了系统的功率密度。在系统电路拓扑结构上，一般采用两级DC/DC电路结构，在原边发射电路侧追加DC/DC控制逆变直流输入电压，或者，在副边接收电路侧追加DC/DC控制输出及阻抗匹配，两级电路结构虽然增加了控制自由度，但也增加了变换器的功率损耗，严重降低了电能转换效率。
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题电力变换器电路中，基于串联-串联型谐振网络的动态补偿，利用多控制自由度的无线电能传输单级电路拓扑结构，可解决多级DC/DC电路低效率、阻抗匹配和低功率密度的问题。然而，在现有的电力变换器电路的控制方法中，原副边并非独立控制，存在实时信息交互中无线通信的长时延等引起的控制稳定性和可靠性问题。而且，为了实现传输功率、传输效率、传输距离、耐偏移性、器件特性等多目标的优化，如何进行多个控制自由度的协同控制显得尤为重要。解决技术问题的技术方案本专利技术是为了解决上述课题而完成的，本专利技术的第一方面在于，提供一种电力变换器电路的控制方法，该电力变换器电路包括直流电源、逆变器、原边可变电容、原边线圈、副边线圈、副边可变电容、整流器及负载，所述原边可变电容和所述原边线圈串联连接而构成原边谐振补偿网络，所述副边可变电容和所述副边线圈串联连接而构成副边谐振补偿网络，所述直流电源、所述逆变器及所述原边谐振补偿网络依次连接而构成原边发射电路，所述副边谐振补偿网络、所述整流器及所述负载依次连接而构成副边接收电路，所述原边可变电容包括第一谐振电容、第一调制电容及第一动态补偿开关，所述第一调制电容与所述第一动态补偿开关串联连接后与所述第一谐振电容并联连接，所述副边可变电容包括第二谐振电容、第二调制电容及第二动态补偿开关，所述第二调制电容与所述第二动态补偿开关串联连接后与所述第二谐振电容并联连接，所述电力变换器电路的控制方法用于对原边发射电路进行控制，其特征在于，通过互感识别得出所述原边线圈与所述副边线圈之间的耦合系数k，设参数x=k/kmax，kmax为最大耦合系数，利用公式计算所述逆变器的移相角α，利用逆变PWM模块产生移相角为2α的PWM信号以驱动所述逆变器，通过检测所述逆变PWM模块所产生的所述PWM信号和原边线圈电流过零点信号，得出所述逆变器的输出电压与输出电流的相位差θ的实际值，将所述相位差θ的实际值与预先设定的相位差参考值θref进行比较，基于所得出的差值，得出动态补偿相位角δ，利用动态补偿PWM模块根据所述原边线圈电流过零点信号产生动态补偿相位角为δ的PWM信号以驱动所述第一动态补偿开关。本专利技术的第二方面在于，在上述本专利技术的第一方面的电力变换器电路的控制方法中，所述相位差参考值。本专利技术的第三方面在于，提供一种电力变换器电路的控制方法，该电力变换器电路包括直流电源、逆变器、原边可变电容、原边线圈、副边线圈、副边可变电容、整流器及负载，所述原边可变电容和所述原边线圈串联连接而构成原边谐振补偿网络，所述副边可变电容和所述副边线圈串联连接而构成副边谐振补偿网络，所述直流电源、所述逆变器及所述原边谐振补偿网络依次连接而构成原边发射电路，所述副边谐振补偿网络、所述整流器及所述负载依次连接而构成副边接收电路，所述原边可变电容包括第一谐振电容、第一调制电容及第一动态补偿开关，所述第一调制电容与所述第一动态补偿开关串联连接后与所述第一谐振电容并联连接，所述副边可变电容包括第二谐振电容、第二调制电容及第二动态补偿开关，所述第二调制电容与所述第二动态补偿开关串联连接后与所述第二谐振电容并联连接，所述电力变换器电路的控制方法用于对副边接收电路进行控制，其特征在于，将所述负载的输出参数的实际值与输出参数的目标值进行比较，基于所得出的差值，得出所述整流器的移相角β，通过互感识别得出所述原边线圈与所述副边线圈之间的互感M，通过负载识别得出负载电阻RL，基于所述负载电阻RL、所述互感M、所述移相角β，在设等效负载电阻RLe与预先设定的最优负载电阻RLeo相等的条件下计算得出作为所述整流器的输入电压与输入电流的相位差的相位角φ，基于所述相位角φ、所述移相角β，利用整流PWM模块产生移相角为2β的PWM信号以驱动所述整流器，基于所述相位角φ，在设等效负载电抗XLe与所述副边谐振补偿网络的电抗X2相等的条件下计算得出动态补偿相位角ρ，利用动态补偿PWM模块根据副边线圈电流过零点信号产生动态补偿相位角为ρ的PWM信号以驱动所述第二动态补偿开关。本专利技术的第四方面在于，在上述本专利技术的第三方面的电力变换器电路的控制方法中，所述输出参数为所述负载的输出电压、输出电流或输出功率中的任一种。本专利技术的第五方面在于，提供一种电力变换器电路的控制方法，该电力变换器电路包括直流电源、逆变器、原边可变电容、原边线圈、副边线圈、副边可变电容、整流器及负载，所述原边可变电容和所述原边线圈串联连接而构成原边谐振补偿网络，所述副边可变电容和所述副边线圈串联连接而构成副边谐振补偿网络，所述直流电源、所述逆变器及所述原边谐振补偿网络依次连接而构成原边发射电路，所述副边谐振补偿网络、所述整流器及所述负载依次连接而构成副边接收电路，所述原边可变电容包括第一谐振电容、第一调制电容及第一动态补偿开关，所述第一调制电容与所述第一动态补偿开关串联连接后与所述第一谐振电容并联连接，所述副边可变电容包括第二谐振电容、第二调制电容及第二动态补偿开关，所述第二调制电容与所述第二动态补偿开关串联连接后与所述第二谐振电容并联连接，所述电力变换器电路的控制方法用于对原边发射电路进行控制，其特征在于，将所述逆变器的移相角固定为π，利用逆变PWM模块产生移相角为2π的PWM信号以驱动所述逆变器，通过检测所述逆变PWM模块所产生的所述PWM信号和原边线圈电流过零点信号，得出所述逆变器的输出电压与输出电流的相位差θ的实际值，将所述相位差θ的实际值与预先设定的相位差参考值θref进行比较，基于所得出的差值，得出动态补偿相位角δ，利用动态补偿PWM模块根据所述原边线圈电流过零点信号产生动态补偿相位角为δ的PWM信号以驱动所述第一动态补偿开关。本专利技术的第六方面在于，在上述本专利技术的第五方面的电力变换器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力变换器电路的控制方法，该电力变换器电路包括直流电源、逆变器、原边可变电容、原边线圈、副边线圈、副边可变电容、整流器及负载，/n所述原边可变电容和所述原边线圈串联连接而构成原边谐振补偿网络，/n所述副边可变电容和所述副边线圈串联连接而构成副边谐振补偿网络，/n所述直流电源、所述逆变器及所述原边谐振补偿网络依次连接而构成原边发射电路，所述副边谐振补偿网络、所述整流器及所述负载依次连接而构成副边接收电路，/n所述原边可变电容包括第一谐振电容、第一调制电容及第一动态补偿开关，所述第一调制电容与所述第一动态补偿开关串联连接后与所述第一谐振电容并联连接，/n所述副边可变电容包括第二谐振电容、第二调制电容及第二动态补偿开关，所述第二调制电容与所述第二动态补偿开关串联连接后与所述第二谐振电容并联连接，/n所述电力变换器电路的控制方法用于对原边发射电路进行控制，其特征在于，/n通过互感识别得出所述原边线圈与所述副边线圈之间的耦合系数k，设参数x=k/kmax，kmax为最大耦合系数，利用公式

【技术特征摘要】
1.一种电力变换器电路的控制方法，该电力变换器电路包括直流电源、逆变器、原边可变电容、原边线圈、副边线圈、副边可变电容、整流器及负载，
所述原边可变电容和所述原边线圈串联连接而构成原边谐振补偿网络，
所述副边可变电容和所述副边线圈串联连接而构成副边谐振补偿网络，
所述直流电源、所述逆变器及所述原边谐振补偿网络依次连接而构成原边发射电路，所述副边谐振补偿网络、所述整流器及所述负载依次连接而构成副边接收电路，
所述原边可变电容包括第一谐振电容、第一调制电容及第一动态补偿开关，所述第一调制电容与所述第一动态补偿开关串联连接后与所述第一谐振电容并联连接，
所述副边可变电容包括第二谐振电容、第二调制电容及第二动态补偿开关，所述第二调制电容与所述第二动态补偿开关串联连接后与所述第二谐振电容并联连接，
所述电力变换器电路的控制方法用于对原边发射电路进行控制，其特征在于，
通过互感识别得出所述原边线圈与所述副边线圈之间的耦合系数k，设参数x=k/kmax，kmax为最大耦合系数，利用公式计算所述逆变器的移相角α，利用逆变PWM模块产生移相角为2α的PWM信号以驱动所述逆变器，
通过检测所述逆变PWM模块所产生的所述PWM信号和原边线圈电流过零点信号，得出所述逆变器的输出电压与输出电流的相位差θ的实际值，将所述相位差θ的实际值与预先设定的相位差参考值θref进行比较，基于所得出的差值，得出原边动态补偿相位角δ，利用动态补偿PWM模块根据所述原边线圈电流过零点信号产生动态补偿相位角为δ的PWM信号以驱动所述第一动态补偿开关。


2.如权利要求1所述的电力变换器电路的控制方法，其特征在于，
所述相位差参考值。


3.一种电力变换器电路的控制方法，该电力变换器电路包括直流电源、逆变器、原边可变电容、原边线圈、副边线圈、副边可变电容、整流器及负载，
所述原边可变电容和所述原边线圈串联连接而构成原边谐振补偿网络，
所述副边可变电容和所述副边线圈串联连接而构成副边谐振补偿网络，
所述直流电源、所述逆变器及所述原边谐振补偿网络依次连接而构成原边发射电路，所述副边谐振补偿网络、所述整流器及所述负载依次连接而构成副边接收电路，
所述原边可变电容包括第一谐振电容、第一调制电容及第一动态补偿开关，所述第一调制电容与所述第一动态补偿开关串联连接后与所述第一谐振电容并联连接，
所述副边可变电容包括第二谐振电容、第二调制电容及第二动态补偿开关，所述第二调制电容与所述第二动态补偿开关串联连接后与所述第二谐振电容并联连接，
所述电力变换器电路的控制方法用于对副边接收电路进行控制，其特征在于，
将所述负载的输出参数的实际值与输出参数的目标值进行比较，基于所得出的差值，得出所述整流器的移相角β，
通过互感识别得出所述原边线圈与所述副边线圈之间的互感M，通过负载识别得出负载电阻RL，基于所述负载电阻RL、所述互感M、所述移相角β，在设等效负载电阻RLe与预先设定的最优负载电阻RLeo相等的条件下计算得出作为所述整流器的输入电压与输入电流的相位差的相位角φ，
基于所述相位角φ、所述移相角β，利用整流PWM模块产生移相角为2β的PWM信号以驱动所述整流器，
基于所述相位角φ，在设等效负载电抗XLe与所述副边谐振补偿网络的电抗X2相等的条件下计算得出副边动态补偿相位角ρ，利用动态补偿PWM模块根据副边线圈电流过零点信号产生动态补偿相位角为ρ的PWM信号以驱动所述第二动态补偿开关。


4.如权利要求3所述的电力变换器电路的控制方法，其特征在于，
所述输出参数为所述负载的输出电压、输出电流或输出功率中的任一种。


5.一种电力变换器电路的控制方法，该电力变换器电路包括直流电源、逆变器、原边可变电容、原边线圈、副边线圈、副边可变电容、整流器及负载，
所述原边可变电容和所述原边线圈串联连接而构成原边谐振补偿网络，
所述副边可变电容和所述副边线圈串联连接而构成...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建廷，
申请(专利权)人：飞频科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31