一種新型大功率無線充電系統及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種無線電能傳輸系統，具體涉及一種新型大功率無線充電系統及其控制方法。
【背景技術】
[0002]有線電能傳輸一般通過插頭、插座等電連接器實現電能傳輸，在電能傳輸領域得到了廣泛使用。但隨著用電設備對供電品質、安全性、可靠性等要求的不斷提高，無線供電技術應運而生，成為當前電能傳輸領域的一大研宄熱點。
[0003]目前無線供電技術主要實現的是單相系統小功率供電，然而隨著無線供電技術研宄的不斷深入，越來越多的場合需要進行大功率無線供電，而單相系統一般經過交-直-交變換得到高頻交流電，這樣不僅系統機構復雜，而且嚴重限制了高頻交流電容量，不適合大功率供電場合，另外傳統的補償方式已經不能滿足大功率無線供電需求了。
【發明內容】
[0004]本發明的目的就是針對傳統的單相系統大功率無線供電的不足，提出了一種新型大功率無線充電系統及其控制方法。本發明的目的是這樣實現的，一種新型大功率無線充電系統及其控制方法，具體方案如下:該系統包括三相交流電源、三相/單相矩陣變換器、原邊諧振補償機構、原邊磁能發射機構、副邊磁能拾取機構、副邊諧振補償機構、H橋逆變器、大功率負載；三相交流電源經過三相/單相矩陣變換器變換為單相高頻交流電，經過原邊諧振補償進入原邊磁能發射機構，通過電磁感應，副邊磁能拾取機構感應出同頻率的交流電后經副邊諧振補償后為大功率負載無線供電；控制電路用于檢測三相/單相矩陣變換器輸入側電流和H橋逆變器輸出側電壓，然后將檢測結果輸出至DSP芯片，通過驅動電路控制開關管通斷。
[0005]所述的系統以原邊磁能發射機構和副邊磁能拾取機構為界限，兩者之間互不接觸，實現了電能從原邊到副邊的無線傳輸。
[0006]所述的三相交流電源經過三相/單相矩陣變換器直接變換為單相高頻交流電，省去了交-直-交型變換器中直流母線上大容量電解電容，提高了單相交流電容量，適合于大功率負載無線充電。
[0007]所述的三相/單相矩陣變換器是由六個雙向開關管組成，每個雙向開關是由兩個IGBT共射極串聯組成。
[0008]所述的原邊諧振補償機構、原邊磁能發射機構、副邊磁能拾取機構及副邊諧振補償機構組成了系統的雙LCL結構，提高了對大功率系統的適應性。
[0009]所述的大功率負載既可以充當負載，又可以作為電源為電網反饋能量，實現了系統能量雙向流動。
[0010]所述的一種新型大功率無線充電系統的設計方法，控制電路用于檢測三相/單相矩陣變換器輸入側電流和H橋逆變器輸出側電壓，然后將檢測結果輸出至DSP芯片，通過驅動電路控制開關管通斷，克服了三相/單相矩陣變換器輸入電流不對稱、諧波含量大的缺點，且保證了大功率負載供電的穩定性。
[0011]有益效果，由于采用了上述方案，相比于傳統的單相系統大功率無線供電，該系統直接把三相交流電源變換為單相高頻交流電，省去了交-直-交型變換器中直流母線上大容量電解電容，提高了單相交流電容量，雙LCL結構增加了系統適應性，控制電路克服了三相/單相矩陣變換器輸入電流不對稱、諧波含量大的缺點，更適合于大功率負載無線充電，另外該系統大功率負載能量充足時可反饋回電網，實現了能量雙向流動。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發明的結構示意圖。
[0013]圖中，1、三相交流電源；2、三相/單相矩陣變換器；3、原邊諧振補償機構；4、原邊磁能發射機構；5、副邊磁能拾取機構；6、副邊諧振補償機構；7、H橋逆變器；8、大功率負載；9、電流檢測電路；10、電壓檢測電路；11、DSP芯片；12、驅動電路。
具體實施方案
[0014]實施例1:一種大功率無線供電系統，包括三相交流電源1、三相/單相矩陣變換器
2、原邊諧振補償機構3、原邊磁能發射機構4、副邊磁能拾取機構5、副邊諧振補償機構6、H橋逆變器7、大功率負載8、電流檢測電路9、電壓檢測電路10、DSP芯片11、驅動電路12。
[0015]所述的系統以原邊磁能發射機構5和副邊磁能拾取機構6為界限，兩者之間互不接觸，實現了電能從原邊到副邊的無線傳輸；所述的三相交流電源I經過三相/單相矩陣變換器2直接變換為單相高頻交流電，省去了交-直-交型變換器中直流母線上大容量電解電容，提高了單相交流電容量，適合于大功率負載8無線充電。
[0016]所述的三相/單相矩陣變換器2是由六個雙向開關管組成，每個雙向開關是由兩個IGBT共射極串聯組成。
[0017]所述的原邊諧振補償機構3、原邊磁能發射機構4、副邊磁能拾取機構5及副邊諧振補償機構6組成了系統的雙LCL結構，提高了對大功率系統的適應性。
[0018]所述的大功率負載8既可以充當負載，又可以作為電源為電網反饋能量，實現了系統能量雙向流動。
[0019]所述的一種新型大功率無線充電系統的設計方法，控制電路用于檢測三相/單相矩陣變換器2輸入側電流和H橋逆變器7輸出側電壓，然后和給定值相比較，將檢測結果輸出至DSP芯片11，通過改變開關管占空比減小誤差，控制開關管通斷，這樣克服了三相/單相矩陣變換器2輸入電流不對稱、諧波含量大的缺點，且保證了大功率負載8無線供電的穩定性。
[0020]所述系統的工作原理是:三相交流電源I經過三相/單相矩陣變換器2變換為單相交流電，經過原邊諧振補償機構3進入原邊磁能發射機構4，通過電磁感應，g[J邊磁能拾取機構5感應出同頻率的交流電后經副邊諧振補償機構6后為大功率負載8無線供電，控制電路用于檢測三相/單相矩陣變換器2輸入側電流和H橋逆變器7輸出側電壓，然后將檢測結果輸出至DSP芯片11，通過驅動電路12控制開關管通斷。
【主權項】
1.一種新型大功率無線充電系統，其特征在于:該系統包括三相交流電源、三相/單相矩陣變換器、原邊諧振補償機構、原邊磁能發射機構、副邊磁能拾取機構、副邊諧振補償機構、H橋逆變器、大功率負載；三相交流電源經過三相/單相矩陣變換器變換為單相高頻交流電，經過原邊諧振補償進入原邊磁能發射機構，通過電磁感應，副邊磁能拾取機構感應出同頻率的交流電后經副邊諧振補償后為大功率負載無線供電；控制電路用于檢測三相/單相矩陣變換器輸入側電流和H橋逆變器輸出側電壓，然后將檢測結果輸出至DSP芯片，通過驅動電路控制開關管通斷；所述的系統以原邊磁能發射機構和副邊磁能拾取機構為界限，兩者之間互不接觸，實現了電能從原邊到副邊的無線傳輸。
2.根據權利要求1所述一種新型大功率無線充電系統，其特征在于:三相交流電源經過三相/單相矩陣變換器直接變換為單相高頻交流電。
3.據權利要求1所述一種新型大功率無線充電系統，其特征在于:三相/單相矩陣變換器是由六個雙向開關管組成，每個雙向開關是由兩個IGBT共射極串聯組成。
4.根據權利要求1所述一種新型大功率無線充電系統，其特征在于:所述的原邊諧振補償機構、原邊磁能發射機構、副邊磁能拾取機構及副邊諧振補償機構組成了系統的雙LCL結構。
5.根據權利要求1所述一種新型大功率無線充電系統，其特征在于:大功率負載既可以充當負載，又可以作為電源為電網反饋能量。
6.根據權利要求1所述一種新型大功率無線充電系統的設計方法，其特征在于:控制電路用于檢測三相/單相矩陣變換器輸入側電流和H橋逆變器輸出側電壓，然后將檢測結果輸出至DSP芯片，通過驅動電路控制開關管通斷。
【專利摘要】本發明公開了一種新型大功率無線充電系統及其控制方法，三相/單相矩陣變換器把三相交流電源直接變換成單相高頻交流電，經雙LCL結構為大功率負載供電。控制電路用于檢測三相/單相矩陣變換器輸入側電流和H橋逆變器輸出側電壓，然后將檢測結果輸出至DSP芯片，通過驅動電路控制開關管通斷。其顯著效果為：該系統直接把三相交流電源變換為單相高頻交流電，省去了交-直-交型變換器中直流母線上大容量電解電容，提高了單相交流電容量，雙LCL結構增加了系統適應性，控制電路克服了三相/單相矩陣變換器輸入電流不對稱、諧波含量大等缺點，更適合于大功率負載無線充電，另外該系統大功率負載能量充足時可反饋回電網，實現了能量雙向流動。
【IPC分類】H02J17-00
【公開號】CN104578455
【申請號】CN201510027200
【發明人】童為為, 邵祥, 鐘志祥, 杜朋, 夏晨陽
【申請人】中國礦業大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月20日