本發(fā)明屬于電力電子，具體設(shè)計一種無線充電的三相整流器控制系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

1、無線電能傳輸技術(shù)，亦被稱為無線電力傳輸或非接觸式電能傳輸技術(shù)，它徹底革新了傳統(tǒng)的電能輸送方式。這一技術(shù)核心在于，通過發(fā)射裝置將電能轉(zhuǎn)化為一種可隔空傳遞的中介能量形式，在穿越一定距離后，再由接收裝置將這種中介能量轉(zhuǎn)換回電能。這一創(chuàng)新不僅擺脫了物理連接的束縛，還開啟了電能傳輸?shù)男录o元，實現(xiàn)了非接觸式的便捷供電。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、一種無線充電的三相整流器控制系統(tǒng)和方法，包括三相電源模塊、三相整流器模塊、高頻逆變模塊、發(fā)射線圈模塊、接收線圈模塊和副邊補償拓撲模塊、整流濾波模塊和系統(tǒng)負載。

2、三相電源連接三相整流器，并整流為直流電壓，直流電壓的輸出連接高頻逆變模塊的直流輸入端，高頻逆變模塊的輸出端連接原邊補償拓撲和發(fā)射線圈模塊的拓撲輸入端,原邊補償拓撲和發(fā)射線圈模塊的發(fā)射線圈與接收線圈和副邊補償拓撲模塊的接收線圈相對設(shè)置,接收線圈和副邊補償拓撲模塊的輸出端連接整流濾波模塊的輸入端,整流濾波模塊的輸出端與系統(tǒng)負載相連。

3、三相整流器包括并聯(lián)的第一橋臂、第二橋臂、第三橋臂，每個橋臂分別由兩個mosfet構(gòu)成，其中每個mosfet是自帶體二極管的nmos管，體二極管反并聯(lián)在nmos管的源極和漏極之間，第一橋臂接三相電源a相，第二橋臂接三相電源b相，第三橋臂接三相電源c相，第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管的漏極接三相整流器的直流側(cè)的正極，第四開關(guān)管、第四開關(guān)管、第五開關(guān)管的源極接三相整流器的直流側(cè)的負極。

4、一種無線充電的三相整流器控制包括以下步驟：

5、步驟1建立三相整流器的數(shù)學模型，忽略變換器自身損耗的情況下，在dq0坐標系下的數(shù)學模型為

6、

7、其中vdc為直流電壓，id為d軸電流，iq為q軸電流，eq為q軸電壓，ed為d軸電壓，l為交流測電感，r為電阻，ω為交流電網(wǎng)角頻率。

8、步驟2

9、根據(jù)自抗擾控制原理，構(gòu)建交流側(cè)控制器，由跟蹤微分器td和擴張狀態(tài)觀測器eso構(gòu)成，自抗擾控制器通過安排過渡過程來解決超調(diào)與快速性的矛盾，跟蹤微分器用來解決典型微分器帶來的噪聲污染，擴張狀態(tài)觀測器用來估計補償誤差；

10、a跟蹤微分器形式：

11、其中r0,α0,δ0為可調(diào)參數(shù)

12、b張狀態(tài)觀測器eso形式：

13、其中，β1，α1，β2，δ1為可調(diào)參數(shù)

14、c線性狀態(tài)誤差反饋形式為：

15、其中，以誤差e1作為輸入，選擇非線性函數(shù)，εi為誤差，α為指數(shù)，越小跟蹤速度越快，但濾波效果越差，δ為區(qū)分εi大小的界限，然后根據(jù)系統(tǒng)經(jīng)過選擇與調(diào)試，選擇r2,α2,δ2的值，ud是最終控制變量

16、高頻逆變模塊包括并聯(lián)的第一橋臂、第二橋臂，每個橋臂分別由兩個mosfet構(gòu)成，其中每個mosfet是自帶體二極管的nmos管，體二極管反并聯(lián)在nmos管的源極和漏極之間，第七開關(guān)管和第八開關(guān)管的漏極接三相整流器直流側(cè)的正極，第九開關(guān)管和第十開關(guān)管的源極接三相整流器的三相整流器直流側(cè)負極。第七開關(guān)管的源極和第九開關(guān)管的漏極接所述發(fā)射線圈的一端，第八開關(guān)管的源極和第十開關(guān)管的漏極接所述發(fā)射線圈的另一端。

17、高頻逆變模塊將三相整流器的直流電逆變?yōu)楦哳l的單相交流電，輸入到所述發(fā)射線圈，并在接收線圈中感應出高頻交流電。

18、整流濾波模塊為兩個橋臂以及電容并聯(lián)，兩個橋臂分別由兩個二極管組成，第一二極管和第二二極管的陰極接負載的陽極，第三二極管和第四二極管的陽極相接，第一二極管的陽極和第三二極管的陰極與所述接收線圈的一端相連，第二二極管的陽極和第四二極管的陰極與所述接收線圈的另一端相連。

19、當無線系統(tǒng)進行輸出電流調(diào)整時，需要調(diào)節(jié)三相整流器自抗擾系統(tǒng)中的電壓設(shè)定值，將電壓設(shè)定值與實際值的誤差輸入pi控制器，pi控制輸出為id的控制量并輸入自抗擾控制器，由自抗擾控制器完成對直流側(cè)電壓的控制。直流側(cè)電壓越大，最后經(jīng)過所述整流濾波模塊的輸出電流越大，直流側(cè)的電壓越小，最后經(jīng)過所述整流濾波模塊的輸出電流越小。

20、本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著效果如下：

21、本發(fā)明提供的一種無線充電的三相整流器控制系統(tǒng)和方法，用自抗擾控制替換傳統(tǒng)的pi控制，自抗擾控制能夠?qū)Ρ豢貙ο蟮膬?nèi)部和外部擾動進行實時估算和補償，能夠有效的改善無線充電的輸出電能質(zhì)量。

技術(shù)特征：

1.一種無線充電的三相整流器控制系統(tǒng)和方法，其特征在于，包括三相電源模塊、三相整流器模塊、高頻逆變模塊、發(fā)射線圈模塊、接收線圈模塊和副邊補償拓撲模塊、整流濾波模塊和系統(tǒng)負載。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無線充電的三相整流器控制系統(tǒng)和方法，其特征在于，所述三相整流器包括并聯(lián)的第一橋臂、第二橋臂、第三橋臂，每個橋臂分別由兩個mosfet構(gòu)成，其中每個mosfet是自帶體二極管的nmos管，體二極管反并聯(lián)在nmos管的源極和漏極之間，第一橋臂接三相電源a相，第二橋臂接三相電源b相，第三橋臂接三相電源c相，第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管的漏極接三相整流器的直流側(cè)的正極，第四開關(guān)管、第四開關(guān)管、第五開關(guān)管的源極接三相整流器的直流側(cè)的負極。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無線充電的三相整流器控制系統(tǒng)和方法，其特征在于它包括以下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無線充電的三相整流器控制系統(tǒng)和方法，其特征在于，所述高頻逆變模塊包括并聯(lián)的第一橋臂、第二橋臂，每個橋臂分別由兩個mosfet構(gòu)成，其中每個mosfet是自帶體二極管的nmos管，體二極管反并聯(lián)在nmos管的源極和漏極之間，第七開關(guān)管和第八開關(guān)管的漏極接三相整流器直流側(cè)的正極，第九開關(guān)管和第十開關(guān)管的源極接三相整流器的三相整流器直流側(cè)負極。第七開關(guān)管的源極和第九開關(guān)管的漏極接所述發(fā)射線圈的一端，第八開關(guān)管的源極和第十開關(guān)管的漏極接所述發(fā)射線圈的另一端。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種無線充電的三相整流器控制系統(tǒng)和方法，其特征在于，所述高頻逆變模塊將三相整流器的直流電逆變?yōu)楦哳l的單相交流電，輸入到所述發(fā)射線圈，并在接收線圈中感應出高頻交流電。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無線充電的三相整流器控制系統(tǒng)和方法，其特征在于，所述整流濾波模塊為兩個橋臂以及電容并聯(lián)，兩個橋臂分別由兩個二極管組成，第一二極管和第二二極管的陰極接負載的陽極，第三二極管和第四二極管的陽極相接，第一二極管的陽極和第三二極管的陰極與所述接收線圈的一端相連，第二二極管的陽極和第四二極管的陰極與所述接收線圈的另一端相連。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無線充電的三相整流器控制系統(tǒng)和方法，其特征在于，當無線系統(tǒng)進行輸出電流調(diào)整時，需要調(diào)節(jié)三相整流器自抗擾系統(tǒng)中的電壓設(shè)定值，將電壓設(shè)定值與實際值的誤差輸入pi控制器，pi控制輸出為id的控制量并輸入自抗擾控制器，由自抗擾控制器完成對直流側(cè)電壓的控制。直流側(cè)電壓越大，最后經(jīng)過所述整流濾波模塊的輸出電流越大，直流側(cè)的電壓越小，最后經(jīng)過所述整流濾波模塊的輸出電流越小。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種無線充電的三相整流器控制系統(tǒng)和方法，涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，該無線充電系統(tǒng)包括三相電源模塊、三相整流器模塊、高頻逆變模塊、發(fā)射線圈模塊、接收線圈模塊、整流濾波模塊和系統(tǒng)負載。該方法包括：通過設(shè)計三相整流器的線性自抗擾控制器，將三相交流電變成直流，后經(jīng)高頻逆變、發(fā)射線圈、接收線圈、整流濾波最后對負載進行充電，在充電過程需要不斷從接收端獲取電壓電流信息，并發(fā)送給使用線性自抗擾的三相整流器，調(diào)節(jié)輸出直流電壓，進行功率調(diào)節(jié)。本發(fā)明方法步驟簡單，實現(xiàn)方便，能夠為無線充電系統(tǒng)提供更可靠和優(yōu)質(zhì)的直流電源，從而提升無線充電最終輸出的電能質(zhì)量。

技術(shù)研發(fā)人員：田里思,胡東方,劉朋,楊國濤
受保護的技術(shù)使用者：中國礦業(yè)大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6