一种无线电能传输设备接收端动态调谐装置及其调谐方法

摘要

本发明公开了一种无线电能传输设备接收端动态调谐装置及其调谐方法，其装置的组成是：无线电能传输设备接收端中的接收线圈(Lr)与负荷(D)之间依次连接有补偿电容(Cr)、相控电感电容并联电路、电流传感器(IR)；其中，相控电感电容并联电路的组成是：电感(Lt)与双向晶闸管(Ty)串联后再与电容(Ct)并联；双向晶闸管(Ty)的控制端和电流传感器(IR)的输出端均与调谐控制器(KR)相连；该调谐装置及其相应的调谐方法，能使接收端保持在最大电流有效值下运行，即接收端电路更接近完全谐振状态，以提高接收端的有功功率，进而提高无线电能传输设备的传输功率和效率。

主权项

一种使用无线电能传输设备接收端动态调谐装置对无线电能传输设备进行调谐的方法，所述的无线电能传输设备接收端动态调谐装置的组成是：无线电能传输设备接收端中的接收线圈(Lr)与负荷(D)之间依次连接有补偿电容(Cr)、相控电感电容并联电路、电流传感器(IR)；其中，相控电感电容并联电路的组成是：电感(Lt)与双向晶闸管(Ty)串联后再与电容(Ct)并联；双向晶闸管(Ty)的控制端和电流传感器(IR)的输出端均与调谐控制器(KR)相连；使用所述的无线电能传输设备接收端动态调谐装置对无线电能传输设备进行调谐的方法，其步骤是：A、初始时，双向晶闸管(Ty)的当前触发角α₀设为π,即双向晶闸管(Ty)设为断开状态；B、调谐控制器(KR)控制双向晶闸管(Ty)使其触发角为当前触发角α₀，同时电流传感器(IR)检测出接收线圈(Lr)的电流有效值I_r，传送给调谐控制器(KR)，调谐控制器(KR)将收到的电流有效值I_r记为当前电流有效值I₀；C、调谐控制器(KR)将B步的当前触发角α₀代入下式(1)中的触发角α计算出相控电感电容并联电路的当前等效阻抗Z₀，$Z=\frac{{\mathrm{j\omega }}_0{\mathrm{\pi L}}_t}{2\pi -2\alpha +\sin 2\alpha -{\mathrm{\pi \omega }}_0^2{C}_t{L}_t}---\left(1\right)$式中ω₀为接收线圈(Lr)上感生电压的角频率，L_t为电感(Lt)的电感值，C_t为电容(Ct)的电容值；然后，调谐控制器(KR)按设定的等效阻抗Z的调节量ΔZ得到一个小等效阻抗Z₁，Z₁＝Z₀‑ΔZ和一个大等效阻抗Z₂，Z₂＝Z₀+ΔZ，并根据上式(1)求出一个小等效阻抗Z₁对应的双向晶闸管(Ty)的小等效阻抗调节触发角α₁和大等效阻抗Z₂对应的双向晶闸管(Ty)的大等效阻抗触发角α₂；D、调谐控制器(KR)控制双向晶闸管(Ty)使其触发角为小等效阻抗调节触发角α₁，再将电流传感器(IR)检测到的接收线圈(Lr)的电流有效值I_r记为小等效阻抗电流值I₁；随后调谐控制器(KR)控制双向晶闸管(Ty)使其触发角等于大等效阻抗触发角α₂，并将电流传感器(IR)检测到的接收线圈(Lr)的电流有效值I_r记为大等效阻抗电流值I₂；E、调谐控制器(KR)比较三个电流值I₁、I₂和I₀的大小：如果最大值为I₁，则令当前触发角α₀＝α₁，转B步；如果最大值为I₂，则令当前触发角α₀＝α₂，转B步；如果最大值为I₀，直接转B步。