一种用于操作设备的方法，其中设备包括：整流器，逆变器，其中所述方法包括下列步骤：将由逆变器所输出的电实际功率控制成可预定义电目标功率，其中脉宽调制驱动信号的频率和占空比用作控制的操纵变量，其中执行下列步骤：a)设置起始频率，b)按照这样的方式来设置起始占空比：目标功率未达到，c)在所设置的起始频率和所设置的起始占空比的情况下测量由逆变器所输出的电实际功率，d)选择小于或等于目标功率的调整目标功率，e)计算在计算上对应调整目标功率的占空比，f)设置所计算占空比，g)测量由逆变器所输出的电实际功率，以及h)在增加调整目标功率的情况下重复进行步骤d)至g)，直到目标功率与实际功率之间的偏差下降到低于预定义阈值。预定义阈值。预定义阈值。
【技术实现步骤摘要】
用于操作用于无线传输能量的设备的方法、设备和系统
[0001]本专利技术涉及一种用于操作用于借助于电感耦合在用电装置（electrical consumer）的方向上无线传输能量的设备的方法、设备和系统。
技术介绍
[0002]本专利技术基于如下目的：提供一种用于操作用于借助于电感耦合在用电装置的方向上无线传输能量的设备的方法、实现尽可能可靠和灵活的操作的系统和设备。
技术实现思路
[0003]该方法用于操作用于借助于电感耦合(又称作无线功率传输WPT)在用电装置的方向上无线传输能量的设备的方法。关于有关WPT的原理，还应当参照相关技术文献。优选地，按照WPC(无线充电联盟)Ki(无绳厨房)方法来操作该设备。
[0004]用于借助于电感耦合在用电装置的方向上无线传输能量的设备又能够称作发射器，而用电装置能够称作接收器。
[0005]该设备包括常规单相或多相整流器，其用于从特定正弦功率供应系统电压来生成DC电压。
[0006]该设备包括从DC电压所馈电的逆变器。逆变器能够是例如半桥逆变器或全桥逆变器。逆变器配置成生成特别采取脉宽调制驱动电压形式的脉宽调制驱动信号。
[0007]该设备包括借助于逆变器或者其脉宽调制驱动信号所驱动的常规线圈或发射器线圈，并且配置成生成交变磁场以用于传输能量的目的。
[0008]该方法包括下列步骤。
[0009]由逆变器所输出的电实际功率被控制成可预定义电目标功率，其中脉宽调制驱动信号的频率和占空比用作控制的操纵变量。在具有半桥的逆变器的情况下，在这种情况下，借助于逆变器所生成的脉宽调制驱动信号的占空比指定脉冲时长与周期时长的比率，所述信号组成脉冲的周期序列。占空比被指定为尺寸数（dimension number）的比率数，其中值范围为0至1或者0至100%。在具有全桥的逆变器的情况下，占空比例如能够表示借助于关联桥支路所生成的两个矩形波形信号的相位角，并且取0
°
与360
°
之间的值。
[0010]对于向目标功率的调整，例如从0 W的实际功率开始，执行下列步骤。
[0011]在步骤a)中，首先设置脉宽调制驱动信号的起始频率。
[0012]在步骤b)中，按照这样方式来设置脉宽调制驱动信号的起始占空比：目标功率明显未达到（undershot）。这样的起始占空比能够通过实验和/或以计算方式来确定，例如其中15%的占空比对许多情况组成按照上述标准的适当起始值。能够根据目标功率来选择起始占空比。目标功率越高，则能够选择的起始占空比也越高。
[0013]步骤c)涉及在所设置的起始频率和所设置的起始占空比的情况下测量由逆变器所输出的电实际功率。能够例如通过电压和电流测量以及测量变量的适当计算来常规确定由逆变器所输出的功率。对于其余部分，在这方面同样应当参照相关技术文献。
[0014]步骤d)涉及选择小于或等于目标功率的调整目标功率。优选地，先前测量的电实际功率与接下来调整目标功率之间的差被选择为不过大。作为示例，初始调整目标功率大体上能够对应目标功率或者先前测量的实际功率的可预定或预定比例，例如对应先前测量的实际功率的
±
80%。
[0015]在步骤e)中，计算脉宽调制驱动信号的占空比，其在计算上对应调整目标功率。
[0016]在步骤f)中，设置所计算占空比。
[0017]步骤g)涉及在所设置的频率和所设置的占空比的情况下确定由逆变器所输出的电实际功率。
[0018]步骤h)涉及在连续增加调整目标功率的情况下重复进行步骤d)至g)，直到目标功率与所建立的实际功率之间的偏差下降到低于预定义阈值。该阈值能够按照绝对或相对项来预先定义，并且能够是例如30瓦特或者目标功率的2%，仅列举示范数值。
[0019]调整目标功率中的增加能够按照这样的方式来选择：重复次数被限制到3次重复，特别是2次重复，特别是1次重复。
[0020]按照本专利技术的方法允许实际功率到目标功率的极快速调整，并且限制可能引起消耗装置中的过电压的过冲。此外，按照本专利技术的方法仅针对与传输路径的真实行为有关的知识施加小要求。
[0021]在实施例中，在步骤e)中，基于在先前步骤f)中所计算的占空比、在先前步骤g)中所测量的实际功率以及当前或瞬时调整目标功率来计算在计算上对应调整目标功率的占空比。
[0022]下面通过示例的方式来描述占空比的计算。
[0023]下式成立：P~U2*cos2φ对于Re(Z)=常数。
[0024]项φ表示电流与电压之间的相位角。对于接近谐振频率的频率，cosφ≈1。对于恒定工作频率，cosφ可被估计为常数，并且因此可像下列计算中的项Re(Z)一样被忽略。
[0025]U_DC=U_N*sin(П*DC)其中DC=0...50%在这种情况下，DC表示占空比。U_N表示借助于整流器所整流的正弦功率供应系统电压的均方根值。U_DC表示借助于逆变器对给定占空比DC所生成的脉宽调制驱动电压的均方根值。
[0026]对计算假定控制级无关的线性和时间不变阻抗Z。两个步骤之间的操作频率必须是相同的，因为Z(f)相对于频率变化通常非线性地表现。如果预计操作频率在一个步骤之后被改变，则在允许所述的计算公式再次被应用之前，首先再次必需选择初始占空比并且对新频率测量新功率。
[0027]此后，在先前步骤e)中所计算的占空比被指定为DC_old。在先前步骤g)中所测量的实际功率被指定为P_old。在先前步骤中所设置的频率被指定为f_old。当前或瞬时步骤d)的所选调整目标功率被指定为P_new。将被计算的占空比被指定为DC_new。借助于逆变器在先前步骤中所生成的脉宽调制驱动电压的均方根值被指定为U_DC_old。借助于逆变器在当前步骤中所生成的脉宽调制驱动电压的均方根值被指定为U_DC_new。
[0028]优选地，P_new被选择成最大处于P_old的2.5倍或2倍之间，以便将因Z(f)的实部的非线性度(幅度、温度、高次谐波振荡的份额（share）、开关延迟等)引起的误差保持在可
接受限度之内。P_new与P_old的比率能够被选择为对每个后续重复越来越小。
[0029]下式成立：对于Z(f_new)=Z(f_old)成立对于f_old = f_new并且U_N = 常数最后能够通过应用反函数arc sine对DC_new求解上述公式。
[0030]在实施例中，步骤d)至g)的(特别是第一次)重复的调整目标功率被限制为在先前步骤d)中所选的调整目标功率的2.5倍，特别是2倍。相应地，第一次所选的调整目标功率(即，在步骤d)至g)的重复之前所选的调整目标功率）能够被限制为在步骤c)中所测量的电实际功率的2.5倍，特别是2倍。
[0031]在实施例中，一旦目标功率与实际功率之间的偏差下降到低于预定义阈值，就改变频率和占空比，其中目标功率在理论上保持为相同，直到建立满足优化标准的由频率和占空比本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于操作用于借助于电感耦合在用电装置(200)的方向上无线传输能量的设备(100)的方法，其中所述设备包括：
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整流器(101)，其用于从功率供应系统电压(UN)来生成DC电压(UG)，
‑ꢀ
逆变器(102)，其从所述DC电压(UG)馈电，并且配置成生成脉宽调制驱动信号(AS)，以及
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借助于所述脉宽调制驱动信号(AS)所驱动的线圈(103)，借助于所述线圈，交变磁场是可生成的，以用于传输所述能量的目的，其中所述方法包括下列步骤：
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将由所述逆变器(102)所输出的电实际功率控制成可预定义电目标功率，其中所述脉宽调制驱动信号(AS)的频率和占空比用作控制的操纵变量，
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其中执行下列步骤，以用于向所述目标功率的调整的目的：a) 设置起始频率(f_0)，b) 按照这样的方式来设置起始占空比(DC_1)：所述目标功率未达到，c) 在所设置的所述起始频率(f_0)和所设置的所述起始占空比(DC_1)的情况下测量由所述逆变器(102)所输出的电实际功率，d) 选择小于或等于所述目标功率的调整目标功率，e) 计算在计算上对应所述调整目标功率的占空比(DC_2)，f) 设置所计算占空比(DC_2)，g) 在所设置的所述频率(f_0)和所设置的所述占空比(DC_2)的情况下测量由所述逆变器(102)所输出的电实际功率，以及h) 在增加调整目标功率的情况下重复进行步骤d)至g)，直到所述目标功率与所述电实际功率之间的偏差下降到低于预定义阈值，
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其中在步骤e)中，基于在先前步骤f)中所计算的所述占空比(DC_2)、在先前步骤g)中所测量的所述实际功率以及所述调整目标功率来计算在计算上对应所述调整目标功率的所述占空比(DC_3)。2.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中
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对于步骤d)至g)的重复的所述调整目标功率被限制为在先前步骤d)中所选的所述调整目标功率的2.5倍，特别是2倍。3.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中
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一旦...
【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：EGO电气设备制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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