无线电能传输装置的高频逆变电源及其倍频控制方法

摘要

一种无线电能传输装置的高频逆变电源及其倍频控制方法，其逆变器倍频电路（2）由n套并联连接的逆变单元（2’）组成，主控制器（8）根据无接触变压器（4）和负载（7）工况决定输出功率和输出频率，调节脉冲的占空比和脉冲之间的相位，发出驱动脉冲信号，经由驱动电路（13）分时驱动逆变器倍频电路（2）的n套逆变单元（2’）动作，使逆变器倍频电路（2）的输出电压频率或电流频率是逆变单元（2’）输出电压频率或电流频率的n倍，实现1到n倍输出频率范围的调节；初级谐振电容（5）和次级谐振电容（5’）可根据逆变器倍频电路（2）输出频率进行调节以保持高效传输；其中，n为不小于1的整数。

主权项

一种无线电能传输装置的高频逆变电源，所述的高频逆变电源包括：直流电源(1)、逆变器倍频电路(2)、主控制器(8)、次级控制器(11)、初级谐振电容(5)、次级谐振电容(5’)、初级电容补偿调节器(10)、次级电容补偿调节器(10’)、无接触变压器(4)、频率和相位检测模块(9)、初级状态量检测传感器(3)、次级状态量检测传感器(3’)、初级通信模块(12)、次级通信模块(12’)、整流器(6)、负载(7)和驱动电路(13)；所述的直流电源(1)连接逆变器倍频电路(2)的直流输入端，逆变器倍频电路(2)与初级谐振电容(5)相连；初级谐振电容(5)同无接触变压器(4)的初级连接；在逆变器倍频电路(2)的输出端和初级谐振电容(5)之间设有初级状态量检测传感器(3)；无接触变压器(4)的次级同次级谐振电容(5’)相连后连接到整流器(6)的输入端，整流器(6)的输出连接到负载(7)；在整流器(6)和负载(7)之间设有次级状态量检测传感器(3’)；初级状态量检测传感器(3)检测到的逆变器倍频电路(2)输出电压和逆变器倍频电路(2)输出电流信号进入频率和相位检测模块(9)，频率和相位检测模块(9)将逆变器输出电流的频率信号以及逆变器输出电压和逆变器输出电流之间的相位差信号发送给主控制器(8)；初级状态量检测传感器(3)检测到的所有信号均发送给主控制器(8)；次级状态量检测传感器(3’)将整流器(6)输出电压和整流器(6)输出电流信号发送给次级控制器(11)，次级控制器(11)通过次级通信模块(12’)将所述的电压和电流信号发送给初级通信模块(12),初级通信模块(12)再将所述的电压和电流信号传递给主控制器(8)；主控制器(8)综合初级状态量检测传感器(3)和次级状态量检测传感器(3’)的信号，发出逆变器倍频电路(2)的驱动脉冲信号到驱动电路(13)，驱动电路(13)连接到逆变器倍频电路(2)的各个开关器件驱动接线端；初级电容补偿调节器(10)的一侧同主控制器(8)相连，另一侧同初级谐振电容(5)相连；次级电容补偿调节器(10’)一侧同次级控制器11相连，另一侧同次级谐振电容(5’)相连；所述的逆变器倍频电路(2)由n套逆变单元(2’)并联构成，n套逆变单元(2’)分时驱动，逆变器倍频电路(2)的输出电压频率或电流频率为逆变单元(2’)输出电压频率或电流频率的n倍，构成n倍频逆变器；其中，n为不小于1的整数；所述的n套逆变单元(2’)中的k套逆变单元(2’)分时驱动时，逆变器倍频电路(2)的输出电压频率或电流频率为逆变单元(2’)输出电压频率或电流频率的k倍，构成k倍频逆变器，其中，n为不小于1的整数，k为不小于1且不大于n的整数；其特征在于，由主控制器(8)调节驱动脉冲的占空比和驱动脉冲之间的相位，发出驱动脉冲信号经死区控制后发送到驱动电路(13)，由驱动电路(13)分时驱动逆变器倍频电路(2)之中的n套逆变单元(2’)分时动作，每套逆变单元(2’)的工作频率相同，每套逆变单元(2’)内的开关组驱动脉冲占空比小于或者等于1/(2n)，依次工作1/n开关周期，各逆变单元驱动脉冲依次滞后360/n度；n倍频逆变器倍频电路的输出电压频率或电流频率是每个逆变单元(2’)输出电压频率或电流频率的n倍，实现n倍频逆变器,n为不小于1的整数。