本發(fā)明涉及無線充電領(lǐng)域，尤其是電動(dòng)汽車的磁耦合諧振式無線充電系統(tǒng)的頻率跟蹤方法。

背景技術(shù)：

目前地球礦石燃料資源緊缺，環(huán)境污染嚴(yán)重，電動(dòng)汽車(EV)作為綠色環(huán)保汽車將逐漸取代傳統(tǒng)燃料汽車主導(dǎo)汽車市場(chǎng)。

電動(dòng)汽車能廣泛使用的關(guān)鍵是電池供電的延續(xù)問題?，F(xiàn)有的充電方式是車載充電機(jī)和外置充電樁，這兩種屬于有線充電方式。有線充電方式缺點(diǎn)例如：容易產(chǎn)生火花，容易磨損，不易維護(hù)，并且插拔充電每次只能對(duì)一輛汽車充電，而且充電器輸出高電壓會(huì)引起一系列安全問題。

無線電能傳輸技術(shù)(Wireless Power Transfer，WPT)的出現(xiàn)使得電動(dòng)汽車的供電有了新的選擇，使用無線電能傳輸可以有效的克服上述的缺點(diǎn)。目前發(fā)展?jié)摿Ρ容^大的無線充電方式是磁耦合諧振式無線充電方式，該充電方式利用電路諧振的原理傳遞能量，在電路諧振時(shí)回路中電流最大從而發(fā)射端與接收端線圈耦合最強(qiáng)，能量交換最強(qiáng)。

但是目前利用現(xiàn)有的磁耦合諧振式無線充電方式進(jìn)行充電時(shí)系統(tǒng)容易受外界干擾導(dǎo)致失諧從而造成充電效率下降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種電動(dòng)汽車無線充電系統(tǒng)頻率跟蹤方法，主要解決現(xiàn)有的電動(dòng)汽車無線充電系統(tǒng)進(jìn)行充電時(shí)受到外界干擾造成充電效率低的問題。

本發(fā)明的一種電動(dòng)汽車無線充電頻率跟蹤系統(tǒng)，包括：高頻逆變電路、LC諧振電路、頻率跟蹤電路；其中，所述的高頻逆變電路，用于產(chǎn)生與LC諧振電路頻率一致的高頻電流，使整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生諧振；所述的LC諧振電路，用于構(gòu)成諧振系統(tǒng)使能量傳遞最大化；所述的頻率跟蹤電路，用于捕獲電壓電流相位差并經(jīng)過一系列調(diào)節(jié)后作為高頻逆變電路的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

其中，所述的高頻逆變電路包括：MOS管全橋逆變電路和PWM驅(qū)動(dòng)電路；所述的PWM驅(qū)動(dòng)電路以頻率跟蹤電路調(diào)整后的頻率作為PWM頻率來驅(qū)動(dòng)MOS管全橋逆變電路；所述的MOS管全橋逆變電路根據(jù)PWM驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，改變輸出信號(hào)的頻率。

其中，所述的LC諧振電路包括：發(fā)射端和接收端分別為電容和電感串聯(lián)構(gòu)成諧振系統(tǒng)，為傳遞能量的電路部分，電感為銅漆包線。

其中，所述的頻率跟蹤電路包括：電壓電流檢測(cè)電路、FFT相位捕獲環(huán)節(jié)、比例積分調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)、鎖相環(huán)環(huán)節(jié)；其中，所述的電壓電流檢測(cè)電流采用電壓電流互感器的方式對(duì)諧振系統(tǒng)的發(fā)射端電路進(jìn)行電壓電流檢測(cè)；所述的FFT相位捕獲環(huán)節(jié)采用DSP控制器對(duì)電壓電流信號(hào)進(jìn)行FFT計(jì)算獲得相位差；所述的比例積分調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)采用DSP控制器對(duì)由FFT獲得的相位差進(jìn)行比例積分運(yùn)算獲得頻率偏移；所述的鎖相環(huán)環(huán)節(jié)采用DSP控制器將頻率偏移信號(hào)調(diào)整為與發(fā)射端電路頻率一致的PWM信號(hào)供給PWM驅(qū)動(dòng)電路。

本發(fā)明的一種電動(dòng)汽車無線充電系統(tǒng)頻率跟蹤方法，包括下列步驟：S1、利用電壓電流檢測(cè)電路和DSP控制器相位捕獲運(yùn)算捕獲電壓電流基波相位；S2、利用DSP控制器捕獲的相位差進(jìn)行比例積分運(yùn)算調(diào)節(jié)獲得頻率偏差；S3、利用DSP控制器對(duì)頻率偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)獲得與發(fā)射端電路頻率一致的PWM信號(hào)；S4、將PWM信號(hào)輸入高頻逆變電路使整個(gè)系統(tǒng)諧振。

其中，步驟S1中具體包括：采用電壓電流互感器的方式對(duì)諧振系統(tǒng)的發(fā)射端電路電壓電流進(jìn)行檢測(cè)，將檢測(cè)后的信號(hào)輸入DSP進(jìn)行FFT計(jì)算獲得相位差。

其中，步驟S2中具體包括：將FFT計(jì)算后的相位差進(jìn)行PI運(yùn)算調(diào)節(jié)獲得頻率偏差并輸入鎖相環(huán)中進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)跟蹤。

本發(fā)明的電動(dòng)汽車無線充電頻率跟蹤裝置及方法，可以使系統(tǒng)的電源頻率與發(fā)射端接收端的諧振頻率保持一致，保證系統(tǒng)有較高的充電效率。

【附圖說明】

圖1為本發(fā)明頻率跟蹤裝置圖；

圖2為本發(fā)明頻率跟蹤方法圖；

圖3為本發(fā)明系統(tǒng)總原理圖。

【具體實(shí)施方式】

經(jīng)發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，無線充電系統(tǒng)的能量主要靠發(fā)射線圈與接收端線圈耦合的形式傳遞，線圈之間的耦合程度對(duì)能量的傳遞有重要影響。當(dāng)兩個(gè)線圈在位置上出現(xiàn)偏差或者外界干擾因素干擾時(shí)，都會(huì)引起LC諧振系統(tǒng)頻率偏移，造成整個(gè)系統(tǒng)失諧，充電效率急速下降。因此對(duì)LC諧振系統(tǒng)的固有諧振頻率進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)并跟蹤變得至關(guān)重要，這樣可以使接收線圈與發(fā)射線圈總保持諧振關(guān)系，保證整個(gè)系統(tǒng)有較高的充電效率。以下通過實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。

實(shí)施例1，本實(shí)施例的無線充電頻率跟蹤系統(tǒng)，如圖1所示，包括：高頻逆變電路、LC諧振電路、頻率跟蹤電路。高頻逆變電路用于產(chǎn)生與LC諧振電路頻率一致的高頻電流，使整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生諧振；LC諧振電路用于構(gòu)成諧振系統(tǒng)傳遞能量，使充電效率最大化；頻率跟蹤電路用于捕獲電壓電流相位差并經(jīng)過一系列調(diào)節(jié)后作為高頻逆變電路的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

高頻逆變電路包括MOS管全橋逆變電路和PWM驅(qū)動(dòng)電路。PWM驅(qū)動(dòng)電路用于將鎖相環(huán)輸出的電壓信號(hào)放大供給MOS管全橋逆變電路改變輸出頻率；MOS管全橋逆變電路用于輸出與LC諧振電路固有頻率一致的電壓信號(hào)。

LC諧振電路用于將能量以磁耦合的方式傳遞，采用銅漆包線繞制而成的電感線圈串聯(lián)電容構(gòu)成諧振系統(tǒng)。

頻率跟蹤電路包括電壓電流檢測(cè)電路，DSP控制器。電壓電流檢測(cè)電流采用電壓電流互感器的方式對(duì)諧振系統(tǒng)的發(fā)射端電路進(jìn)行電壓電流檢測(cè)；用DSP控制器對(duì)電壓電流信號(hào)進(jìn)行FFT計(jì)算獲得相位差；用DSP控制器對(duì)由FFT獲得的相位差進(jìn)行比例積分運(yùn)算獲得頻率偏移；用DSP控制器將頻率偏移信號(hào)調(diào)整為與發(fā)射端電路頻率一致的PWM信號(hào)供給PWM驅(qū)動(dòng)電路。

實(shí)施例2，本實(shí)施例的無線充電頻率跟蹤方法，如圖3所示，采用上述實(shí)施例1所示的無線充電頻率跟蹤裝置實(shí)現(xiàn)，包括下列步驟：

S1、利用電壓電流檢測(cè)電路和DSP控制器相位捕獲運(yùn)算捕獲電壓電流基波相位；

S2、利用DSP控制器捕獲的相位差進(jìn)行比例積分運(yùn)算調(diào)節(jié)獲得頻率偏差；

S3、利用DSP控制器對(duì)頻率偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)獲得與發(fā)射端電路頻率一致的PWM信號(hào)；

S4、將PWM信號(hào)輸入高頻逆變電路使整個(gè)系統(tǒng)諧振。