[发明专利]一种基于低频PWM整流器的V2G无线电能双向传输装置

说明书

本发明公开了一种基于低频PWM整流器的V2G无线电能双向传输装置，包括滤波稳压电容，第一功率开关，第二功率开关，第三功率开关，第四功率开关，第一补偿电容，第一电流采样电阻，第一耦合线圈，第二耦合线圈，第二补偿电容，第五功率开关，第六功率开关，第七功率开关，第八功率开关，第二电流采样电阻，负载电阻，感应电压检测线圈，信号采集调理电路，数模转换器，微处理器，电力变换器驱动电路；本发明实现了无线电能双向传输，保证了耦合线圈感应电压的准确测量，达到系统谐振要求，并且电源侧和负载侧端口均为幅值可按要求变化的直流电压，同时降低了功率开关损耗以及器件工作频率，提高传输效率和功率。

技术领域

本发明属于无线电能传输技术领域，尤其涉及一种电磁感应式无线电能传输装置，具体地说是一种基于低频PWM整流器的V2G无线电能双向传输装置。

背景技术

电动汽车与智能电网之间的双向互动(V2G)是智能电网的重要组成部分，通过V2G技术可实现电网对电动汽车的充电，而具有分布式储能特征的电动汽车车载电池也可以通过V2G技术为电网提供调峰、无功补偿等服务。相比较传统有线充电方式，无线充电方式具有安全便捷的特点，是电动汽车充电技术的发展趋势。依据电能传输方式的不同，目前无线充电主要分为辐射式、电磁感应式和磁耦合谐振式三类，其中电磁感应式无线充电方式因具有较高的传输效率和较大的传输功率而受关注。

为提高系统传输功率和传输效率，电磁感应式无线充电系统在系统参数设计时通常满足系统谐振的要求。传统的调整谐振状态方法主要有调节系统电容值、电感值和调节电源频率三种，在调整谐振状态过程中需要准确检测电能接收回路的感应电压，但是当电能接收回路有电流通过时，线圈自身的阻抗和感抗会影响感应电压的准确测量。另外由于耦合线圈接收到的是高频交流电，传统实现直流输出的控制方式是二极管整流电路和直流斩波电路相结合，虽然控制方便，但是整体结构复杂，装置体积和系统成本较大，谐波污染大，动态响应慢。针对以上问题，本发明提出一种基于低频PWM整流器的V2G无线电能双向传输装置，电源侧端口和负载侧端口均为电压幅值可按要求变化的直流电压，这样一来既能够适用于不同的电源电压，也能够适用于不同的负载。为准确检测电能接收回路感应电压，电源侧电路和负载侧电路采用双感应电压检测线圈。同时，当由电源向负载供电时，电源侧电路的电力变换器工作在逆变模式，负载侧电路的电力变换器工作在PWM整流模式，当由负载蓄能单元向电源侧电路反馈电能时，电源侧电路的电力变换器工作在PWM整流模式，负载侧电路的电力变换器工作在逆变模式，从而实现能量双向传输。在PWM整流模式下，电源侧电路和负载侧电路的电力变换器都采用单脉冲调制方式，有效降低了开关损耗，提高传输效率。目前这样的基于低频PWM整流器的V2G无线电能双向传输装置未见有专利和其它文献报道。

发明内容

本发明提出一种基于低频PWM整流器的V2G无线电能双向传输装置，该装置的电源侧电路和负载侧电路的电路结构完全对称。当由电源向负载供电时，电源侧电路的电力变换器为逆变工作模式，负载侧电路的电力变换器为PWM整流工作模式。当由负载蓄能单元向电源侧电路反馈电能时，电源侧电路的电力变换器为PWM整流工作模式，负载侧电路的电力变换器为逆变工作模式。在PWM整流工作模式下，电源侧电路和负载侧电路的电力变换器都采用单脉冲调制方式，装置的电源侧电路和负载侧电路都工作在谐振状态，电源端口和负载端口的电压都为直流电压。

本发明的技术方案如下：