一种无线电能传输设备发送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发送端动态调谐装置及其调谐方法，其装置的组成是：在无线电能传输设备发送端中的逆变器(N)的两输入端上并联电压传感器(US)，且在逆变器(N)与发送线圈（Ls）的电流传感器(IS)之间依次串接相控电感电容并联电路和补偿电容(Cs)；所述的相控电感电容并联电路的组成是：电感(L_p)与双向晶闸管(Tx)串联后再与电容(C_p)并联；双向晶闸管(Tx)的控制端、电流传感器(IS)的输出端和电压传感器(US)的输出端均与发送端控制器(KS)相连。该调谐装置及其相应的调谐方法能使升降压直-直变换器(BB)输出端保持在最小电压有效值下运行，即发送端电路更接近完全谐振状态，以提高发送端的有功功率，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发送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发送端动态调谐装置的组成是：在无线电能传输设备发送端中的逆变器(N)的两输入端上并联电压传感器(US)，且在逆变器(N)与发送线圈(Ls)的电流传感器(IS)之间依次串接相控电感电容并联电路和补偿电容(Cs)；所述的相控电感电容并联电路的组成是：电感(Lp)与双向晶闸管(Tx)串联后再与电容(Cp)并联；双向晶闸管(Tx)的控制端、电流传感器(IS)的输出端和电压传感器(US)的输出端均与发送端控制器(KS)相连；使用所述的无线电能传输设备发送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(Tx)的当前触发角α₀设为π,即双向晶闸管(Tx)设为断开状态；发送线圈的电流有效值的控制值设定为I_p；B、发送端控制器(KS)控制双向晶闸管(Tx)使其触发角为当前触发角α₀，同时，发送端控制器(KS)接收电流传感器(IS)传来的发送线圈(Ls)的电流有效值的检测值I_s，并据以调节发送端升降压直‑直变换器(BB)的输出电压，使发送线圈电流有效值向电流控制值I_p逼近，直至电流有效值的检测值I_s与电流有效值的控制值I_p相等时，发送端控制器(KS)记录电压传感器(US)测出的升降压直‑直变换器(BB)输出端的电压有效值为当前电压有效值U₀；C、发送端控制器(KS)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$Z=\frac{{\mathrm{j\omega }}_0{\mathrm{\pi L}}_p}{2\pi -2\alpha +sin2\alpha -{\mathrm{\pi \omega }}_0^2{C}_p{L}_p}---\left(1\right)$式中ω₀为逆变器输出高频交流电的基波角频率，L_p为电感(Lp)的电感值，C_p为电容(Cp)的电容值；然后，发送端控制器(KS)根据设定的等效阻抗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(Tx)的小等效阻抗触发角α₁和大等效阻抗Z₂对应的双向晶闸管(Tx)的大等效阻抗触发角α₂；D、发送端控制器(KS)控制双向晶闸管(Tx)使其触发角为小等效阻抗触发角α₁；同时，发送端控制器(KS)接收电流传感器(IS)传来的发送线圈(Ls)的电流有效值的检测值I_s；并据以调节发送端升降压直‑直变换器(BB)的输出电压，使发送线圈电流有效值向电流控制值I_p逼近，直至电流有效值的检测值I_s与电流有效值的控制值I_p相等时，发送端控制器(KS)记录电压传感器(US)测出的升降压直‑直变换器(BB)输出端的电压有效值为小等效阻抗电压有效值U₁；随后，发送端控制器(KS)控制双向晶闸管(Tx)使其触发角为大等效阻抗触发角α₂；同时，发送端控制器(KS)接收电流传感器(IS)传来的发送线圈(Ls)的电流有效值的检测值I_s；并据以调节发送端升降压直‑直变换器(BB)的输出电压，使发送线圈电流有效值向电流控制值I_p逼近，直至电流有效值的检测值I_s与电流有效值的控制值I_p相等时，发送端控制器(KS)记录电压传感器(US)测出的升降压直‑直变换器(BB)输出端的电压有效值为大等效阻抗电压有效值U₂；E、发送端控制器(KS)比较当前电压有效值U₀、小等效阻抗电压有效值U₁、大等效阻抗电压有效值U₂的大小：如果其中的最小值为小等效阻抗电压有效值U₁，则令当前触发角α₀＝α₁，转B步；如果其中的最小值为大等效阻抗电压有效值U₂，则令当前触发角α₀＝α₂，转B步；如果其中的最小值为当前电压有效值U₀，直接转B步。