一种基于可控电感的IPT系统原边功率调节方法及系统

摘要

本发明提出了一种基于可控电感的IPT系统原边功率调节方法及系统，该功率调节方法包括如下步骤：组建电压型IPT系统，其原边谐振电感包括N匝线圈，第n匝线圈串联有一个线圈控制开关Kn，控制器内预设有一一对应的等效负载阻抗与原边谐振电感最优值；控制器求取等效负载阻抗并依据等效负载阻抗与原边谐振电感最优值的对应关系获得原边谐振电感的最优值，并控制线圈控制开关Kn的导通和切断，实现原边谐振电感的调节。本发明根据负载的大小调节接入电路中原边电路的线圈匝数，调节原边谐振电感的大小以及线圈实际工作的有效面积和磁通面积，在不同负载工作时，使IPT系统既能实现系统的效率最优，又能最大限度减小电磁辐射。

主权项

一种基于可控电感的IPT系统原边进行功率调节的系统，其特征在于：包括电压型IPT系统和控制器；所述电压型IPT系统由原边电路和副边电路组成；所述原边电路设置有全桥逆变器，所述全桥逆变器的电源端连接直流电源，输出端与原边谐振电感Lp、原边补偿电容Cp相连组成一个串联回路，所述原边补偿电容Cp包括并联的第一电容C1和第二电容C2，所述第二电容C2由电容选择开关S控制实现接通和切断，所述电容选择开关S与控制器相连，由控制器控制电容选择开关S的通断；所述控制器内预设有一一对应的等效负载阻抗与原边谐振电感最优值；所述原边谐振电感Lp包括N匝线圈，第n匝线圈串联有一个线圈控制开关Kn，所述线圈控制开关Kn与所述控制器相连，由控制器控制实现通断，其中，N为正整数，n＝1、2、…、N‑1、N；所述原边电路还设置有电流检测装置，所述电流检测装置与所述原边谐振电感Lp串联，所述电流检测装置还与所述控制器相连，所述电流检测装置用于检测所述原边谐振电感Lp内的电流并将所述电流传输给所述控制器；所述副边电路包括至少一个副边子电路，每一个副边子电路由副边谐振电感Ls、副边补偿电容Cs、负载阻抗Z_Lm组成，所述副边谐振电感Ls、副边补偿电容Cs和负载阻抗Z_Lm三者依次相连组成一个串联回路，在同一时刻，只有一个副边子电路工作，m为正整数；所述电流检测装置包括谐振电流频率检测单元、谐振电流有效值采样单元和谐振电流过零采样单元，所述谐振电流频率检测单元用于检测原边电流的谐振频率，所述谐振电流有效值采样单元和谐振电流过零采样单元分别对原边电路的电流波形进行有效值采样和电流过零采样；所述控制器的输入端与所述电流检测装置的输出端相连，所述控制器包括频率调节单元、负载识别单元和电感控制单元，所述谐振电流过零采样单元的输出端与所述频率调节单元的输入端相连，所述频率调节单元的输出端与全桥逆变器相连，所述频率调节单元根据所述谐振电流过零采样单元采集的电流过零信号调节 全桥逆变器输出的电压频率使原边电路进入谐振状态，所述负载识别单元分别与所述谐振电流频率检测单元和谐振电流有效值采样单元相连，用于建立阻抗方程，对负载进行识别；所述电感控制单元与所述负载识别单元相连，所述电感控制单元还分别与线圈控制开关Kn相连，所述电感控制单元内预设有一一对应的等效负载阻抗与原边谐振电感最优值，所述电感控制单元根据等效负载阻抗Z_L的值，依据所述等效负载阻抗与原边谐振电感最优值的对应关系获得原边谐振电感的最优值，并控制线圈控制开关Kn的导通和切断，实现原边谐振电感的最优值调节。