一種基于探測線圈檢測的雙向無線電能傳輸系統自啟動方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種雙向無線電能傳輸系統自啟動的方法，尤其適用于需要能量雙向 流動的無線電能傳輸領域。
【背景技術】
[0002] 雙向無線電能傳輸系統由于其能夠實現能量的雙向流動，因而在1側和2側具有 對等的拓撲，特別適用于電動汽車之間的無線供電。由于電動汽車車載電池的儲能有限，當 能量從一電動汽車無線傳輸至另一電動汽車時，必須要有較高的功率因數。而使系統能夠 有較高的功率因數與系統的啟動過程密不可分；只有在系統能夠實現正常的自啟動后，能 量才能高效地進行流動。迄今為止，對雙向無線電能傳輸的自啟動過程尚未有一種完整的 解決方案。目前使用的大都是通過1側和2側控制器之間的無線通信來實現，運一定程度 上增加了系統的成本和設計的復雜度。
【發明內容】
[000引發明目的：針對上述現有技術，提出一種基于探測線圈檢測的雙向無線電能傳輸 系統自啟動方法，使得系統能夠在精確的相位要求下實現啟動。
[0004] 技術方案：一種基于探測線圈檢測的雙向無線電能傳輸系統自啟動方法，在所述 雙向無線電能傳輸系統的2側設有由探測線圈、探測電阻Rp、開關Sl串聯形成的探測電路， 所述探測線圈與2側諧振線圈同軸設置；自啟動方法包括電能從1側傳輸到2側的自啟動 控制步驟W及電能從2側傳輸到1側的自啟動控制步驟；其中，電能從1側傳輸到2側的自 啟動控制步驟包括：
[0005]Al)，通過2側控制器控制開關Sl閉合；
[000引A2)，通過1側控制器控制1側變換器輸出電壓IU幅值為
，并通過2側 控制器控制2側變換器不工作，Vi為1側變換器連接的電源電壓；
[0007] A3)，采集探測電阻Rp兩端電壓信號并發送至2側控制器；
[000引 A4)，2側控制器從電壓信號中得到電壓U。湘位值，然后輸出驅動脈沖到2側變換 器，使2側變換器輸出電壓Utd的相位滯后電壓U3b相位90° ;
[000引A5)，通過2側控制器控制開關Sl斷開，控制1側變換器和2側變換器開始無線電 能傳輸狀態，電能從1側傳輸到2側的自啟動控制完成；
[0010] 電能從2偵Il傳輸到1側的自啟動控制步驟包括：
[0011] BI)，通過2側控制器控制開關Sl閉合；
[001引B2)，通過1側控制器控制1側變換器輸出電壓IU幅值為 ，并通過2側 控制器控制2側變換器不工作；
[0013]B3)，采集探測電阻Rp兩端電壓信號并發送至2側控制器；
[0014]B4)，2側控制器從電壓信號中得到電壓U。湘位值，然后輸出驅動脈沖到2側變換 器，使2側變換器輸出電壓Utd的相位超前電壓U 3b相位90° ;
[0015]B5)，通過2側控制器控制開關Sl斷開，控制1側變換器和2側變換器開始無線電 能傳輸狀態，電能從2側傳輸到1側的自啟動控制完成。
[0016]進一步的，2側的諧振線圈與探測線圈的線圈半徑比為2~3:1，應數比為8~ 10:1。
[0017] 進一步的，通過調節1側控制器輸出的驅動脈沖重疊角a來控制電壓Ugb幅值大 小。
[0018] 有益效果：本發明提供的一種基于探測線圈檢測的雙向無線電能傳輸系統自啟動 方法，結合雙向無線電能傳輸系統的啟動方法，利用探測線圈探測某一側的相關參數，并將 其作為另一側控制器的輸入，W使得系統能夠W準確的相位要求實現自啟動。
[0019] 本發明的特點是僅利用探測線圈探測某一側的參數來實現雙向無線電能傳輸系 統自啟動的相位要求。裝置簡單，控制方便，不需要額外增加通信裝置，誤動作小，可靠性 高。本發明利用系統的自身參數，能夠實現系統自啟動相位的精確要求，使得系統正常工作 時的具有較高的功率因數、同時在系統完成自啟動后，將探測電阻切除，減少了由于探測線 圈與強磁場禪合而產生的附加損耗。
【附圖說明】
[0020] 圖1為雙向無線電能傳輸系統結構圖；
[0021] 圖2為1側2側及探測線圈的結構圖；
[0022] 圖3為系統啟動時的系統等效電路圖；
[0023] 圖4為基于驅動脈沖重疊角控制的電能變換器輸出電壓波形圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖對本發明做更進一步的解釋。
[00巧]一種基于探測線圈檢測的雙向無線電能傳輸系統自啟動方法，其雙向無線電能傳 輸系統的結構如圖1所示，包括拓撲結構對稱的1側和2側。1側包括電池1、變換器ULCL 型諧振網絡、控制器1;變換器1為單相全橋可逆整流器，連接電池1和IXL型諧振網絡；IXL 型諧振網絡包括串聯濾波電感Lm、并聯電容ClW及線圈L1。2側包括電池2、變換器2、控制 器2、1XL型諧振網絡；變換器2為單相全橋可逆整流器，單相全橋可逆整流器連接電池2和 IXL型諧振網絡；L化型諧振網絡包括串聯濾波電感L。、并聯電容CzW及線圈L2。2側還包 括由探測線圈、探測電阻Rp、開關Sl串聯形成的探測電路，探測線圈與2側諧振線圈攻同 軸設置。控制器就選用TMS320F2812DSP為主控忍片的控制器。
[0026] 本實施例中，如圖2所示，1側的圓形諧振線圈L和2側圓形諧振線圈R,具有相同 的電氣參數及外形結構，諧振線圈L和Ry分別對應圖1的拓撲結構中的線圈Li、L2。探測線 圈亦為圓形，2側的諧振線圈把與探測線圈的線圈半徑比為2~3:1，應數比為8~10:1， 從結構上保證探測線圈的輕便。同時探測電阻Rp選取大阻值W減小損耗；開關Sl為MOS 管，由2側控制器2控制。
[0027] 在I側和2側進行能量交互時，諧振線圈L和R義間通過互感M禪合，諧振線圈T, 和探測線圈之間通過互感Mpi禪合，諧振線圈Ry和探測線圈之間通過互感MP2禪合。本實施 例中，若探測線圈電感為Lp,系統的參數配置成Lm=L。=Li=Lz=Lp=LCi=Cz=C，在系 統的諧振角頻率《=1/sqrt (LC)時，系統無線能量傳輸的有功功率
心sin0， 系統無線能量傳輸的無功功率
，斯,,COSJ，:其中，U。歷1側變換器1輸出電壓， 化d為2側變換器2輸出電壓，0為U。訊電壓U。之間的相位差。根據上式，當電能從1側 流向2側時，要求電壓Ugb的相位超前電壓UCd的相化即0〉〇,且當0=90°時，無功功率 Q=0,有功功率達到最大，系統的功率因數為1 ;當電能從2側流向1側時，要求電壓IU的 相位滯后電壓化d相位，即0<〇,且當0 =- 90°時，無功功率Q=O,有功功率達到最大，