[实用新型]一种感应耦合电能传输装置的启动电路

说明书

技术领域

本申请涉及到一种电路的启动电路，具体地涉及一种感应耦合电能传输装置的启动电路。

背景技术

本实用新型涉及石油勘探开发领域，提供一种适用于井下使用的感应耦合电能传输ICPT启动电路，使用简单的控制电路即可确保ICPT电路的正常启动。

在油田服务领域的井下仪器中，为了给井下仪器供电，经常要用到非接触式感应耦合供电方式，即感应耦合电能传输ICPT(Inductive Coupled Power Transfer)。模块分为原边和副边，原边把输入的直流电压，通过逆变电路变为高频交流电。副边通过感应线圈感生出同样频率的正弦交流电压，以达到传递电能的目的。

原边的交流逆变电路采用LC并联网络和零电压开关ZVS控制，根据谐振电压的过零点控制开关电路。此种电路最重要在于起振过程的顺利和稳态状态的稳定。在电路的启动过程中，两个开关根据谐振电压的过零点交替开关，再由LC谐振选频网络，电路会慢慢达到稳定状态，两个开关也在谐振频率下交替开关，形成正弦波。但如果启动过程形不成有效的开关交替，电路将不能进入谐振状态。所以确保在电路启动的时候，LC网络两端电压有过零点，对电路能否正常启动至关重要，只有保证了过零点的存在，才会引起开关的交替，才能通过选频进入谐振状态。

在石油勘探开发领域的井下仪器中，会出现两个不相互接触的部分，并且这两部分之间会有电能的传输。比如转动速度不一致的同轴的两个模块，在这种场合，采用直接的电连接有诸多不便，更为可靠的做法是采用ICPT（Inductive Coupled Power Transfer）技术，通过电磁感应耦合的方式在仪器的非接触的不同部分之间传递电能。

ICPT电路一般采用零电压开关ZVS(Zero Voltage Switch)控制，可以确保最少的能量损耗。而在启动阶段，电感L和电容C组成的谐振网络上能不能形成有效的振荡电压就成为电路能否正常启动的关键。其中，必须确保电压在启动的振荡时，有过零点。这样才能促使两个开关轮流开闭，进而形成有效的在零点附近的正弦振荡。

而在自由振荡，不外加措施的情况下，很难保证电压过零点的存在。

对图1里列出的电路拓朴，电源输入时所接的直流电感（包括两个分相器电感），即Ld、Lsp1、Lsp2都比谐振回路的电感Lp要大得多，所以通常在电路工作的稳态时，电源输入的DC电流可以近似的看成是恒定的，是开关网络向谐振回路注入类似方波的电流。但是在系统启动阶段，情况是不同的。

图2是启动阶段的等效电路图，两个开关支路中的一个是闭合的。根据以下三个等式，它的状态空间方程组可以写成：

Lddiddt+vc=Ed,LdiLdt+RiL=vc,id=iL+Cdvcdt---(1)]]>