[发明专利]定位无线充电装置、充电方法、控制方法及控制结构

权利要求书

1.一种应用于AGV小车定位无线充电装置的多环反馈控制方法，采用的定位无线充电装置，包括：

无线充电装置，用以实现对小车进行无线充电，所述无线充电装置包括主电路和控制电路；

所述主电路包括发射端主电路和接收端主电路；

所述接收端主电路包括二次谐振电路、全桥整流电路以及功率匹配变换电路；

所述发射端主电路包括顺序连接的低压直流电源、高频逆变电路以及初次谐振电路；

所述功率匹配变换电路输出端连接小车的蓄电池组上，所述初次谐振电路内的发射线圈设置在小车规定行驶路线的下方，接收端主电路内其余电路设置在小车内；

所述高频逆变电路包括四个功率MOS开关管S₁、S₂、S₃、S₄,发射端数字信号处理器通过发射端PWM驱动电路控制所述四个功率MOS开关管S₁、S₂、S₃、S₄开关动作，所述功率匹配变换电路包括四个全控功率开关IGBT管Q₁、Q₂、Q₃、Q₄,电感L以及电容C₂，接收端数字信号处理器通过PWM驱动电路控制所述四个全控功率开关IGBT管Q₁、Q₂、Q₃、Q₄开关动作，所述全桥整流电路正负极之间接滤波电容C_f；

所述控制电路用以控制所述主电路进行充电工作；所述控制电路包括发射端控制电路与接收端控制电路，所述发射端控制电路包括连接在发射端数字信号处理器上的发射端PWM驱动电路、发射端电流采样电路，所述发射端电流采样电路连接在初次侧谐振电路上；所述接收端控制电路包括连接在接收端数字信号处理器上的接收端PWM驱动电路、接收端电压采样电路和接收端电流采样电路；

超声波定位装置，用以实现对AGV小车的定位，所述超声波定位装置包括设置在小车内的发射模块以及设置在无线充电装置上的接收模块，其特征在于，包括以下步骤：

1）采集功率匹配变换电路输入电压V_in，将其与输入基准电压V_inref进行比较得到偏差量，将偏差量经过电压控制器C_vin(s)得到内环电感参考电流I_ref，经过电流控制器C_i(s)得到占空比d₁；电流控制器C_i(s)将流过电感L的输入电流I_L与内环电感参考电流I_ref偏差量转换为功率匹配变换电路的占空比d₁；

2）采用超级电容端控制器，将超级电容输出基准电压V_oref与实测超级电容电压V_o进行比较得到偏差量，将偏差量经过电压控制器C_vo(s)得到占空比d₂；

3）采用最小值比较器MIN比较占空比d₁和占空比d₂，将较小的占空比作为功率匹配变换电路的控制占空比，控制四个全控功率开关IGBT管Q₁、Q₂、Q₃、Q₄开关动作，形成了整流器输出电压与电感电流双闭环和超级电容电压闭环的控制。

2.一种应用于AGV小车定位无线充电装置的多环反馈控制结构，采用的定位无线充电装置，包括：

无线充电装置，用以实现对小车进行无线充电，所述无线充电装置包括主电路和控制电路；

所述主电路包括发射端主电路和接收端主电路；

所述接收端主电路包括二次谐振电路、全桥整流电路以及功率匹配变换电路；

所述发射端主电路包括顺序连接的低压直流电源、高频逆变电路以及初次谐振电路；

所述功率匹配变换电路输出端连接小车的蓄电池组上，所述初次谐振电路内的发射线圈设置在小车规定行驶路线的下方，接收端主电路内其余电路设置在小车内；

所述高频逆变电路包括四个功率MOS开关管S₁、S₂、S₃、S₄,发射端数字信号处理器通过发射端PWM驱动电路控制所述四个功率MOS开关管S₁、S₂、S₃、S₄开关动作，所述功率匹配变换电路包括四个全控功率开关IGBT管Q₁、Q₂、Q₃、Q₄,电感L以及电容C₂，接收端数字信号处理器通过PWM驱动电路控制所述四个全控功率开关IGBT管Q₁、Q₂、Q₃、Q₄开关动作，所述全桥整流电路正负极之间接滤波电容C_f；

所述控制电路用以控制所述主电路进行充电工作；所述控制电路包括发射端控制电路与接收端控制电路，所述发射端控制电路包括连接在发射端数字信号处理器上的发射端PWM驱动电路、发射端电流采样电路，所述发射端电流采样电路连接在初次侧谐振电路上；所述接收端控制电路包括连接在接收端数字信号处理器上的接收端PWM驱动电路、接收端电压采样电路和接收端电流采样电路；

超声波定位装置，用以实现对AGV小车的定位，所述超声波定位装置包括设置在小车内的发射模块以及设置在无线充电装置上的接收模块，其特征在于，包括：

电压控制器C_vin(s)，用以将功率匹配变换电路的输入电压V_in与输入基准电压V_inref的偏差量转换为内环参考电流I_ref；

电流控制器C_i(s)，用以将流过电感L的输入电流I_L与内环电感参考电流I_ref偏差量转换为功率匹配变换电路的占空比d₁；

G_id(s)是占空比d₁对电感L电流的传递函数， H_i(s)是电流传感器传递函数；

电压控制器C_vo(s)，用以将输出电压偏差量转换为功率匹配变换电路的占空比d₂，输出电压偏差量指的是输出电压传感器传递函数H_vo(s)输出的输出电压V_o与超级电容输出基准电压V_oref的偏差值；

H_vo(s)是输出电压传感器传递函数，输出输出电压V_o并与超级电容输出基准电压V_oref进行比较；

MIN为最小值比较器，用以比较占空比d₁和占空比d₂的大小，G_vod(s)是占空比d对输出电压V_o的传递函数，占空比d指的是采用最小值比较器MIN比较占空比d₁和占空比d₂，得到的较小的占空比；

G_voind(s)是输出电压V_o对输入电压V_in的传递函数，H_vin(s)是输入电压V_in传感器传递函数；

其中，输入基准电压V_inref为人为确定，可以保证充电电路电压始终工作在最大点；内环电感参考电流I_ref为电感上电流限幅之后得到的最大值，为了保证充电电路的稳定运行，保证在正常情况下超级电容能够恒流充电；V_oref不可超过超级电容电压的最大值。