[发明专利]减小谐振式无线电能传输系统原边侧逆变器损耗的方法

说明书

一种减小谐振式无线电能传输系统原边侧逆变器损耗方法，包括实现原边侧逆变器输出电流在死区时间之前或之后换向的驱动频率调整方法以及驱动频率精确调节计算方法两部分。一方面，调整驱动频率以实现逆变器输出电流在死区时间之前或之后换向，减小DC‑AC逆变器的开通或关断损耗。另一方面，驱动频率的调整会影响谐振式无线电能传输系统的输出功率，通过对驱动频率进行精确计算可降低因驱动频率调整对系统输出性能的影响。本发明通过调整原边侧逆变器驱动频率改变输出电压电流相位，实现降低逆变器开通或者关断过程的损耗。

技术领域

本发明涉及一种减小逆变器损耗的方法。

背景技术

随着人们对电能传输方式智能化、便捷化和安全化需求的提高，谐振式无线电能传输系统的研究得到了越来越多的重视与关注。然而，传输效率低、功率密度低始终制约着谐振式无线电能传输应用的普及。在无线电能传输系统中，网侧工频交流电经过整流滤波环节，通过全桥逆变将直流电变换为交流电为原边侧谐振网络供电。在同等传输功率下，高频供电可以使谐振线圈尺寸更小、传输距离更远。然而，高频供电带来的弊端仍有待解决。一方面，由功率器件开关损耗增加而引起的逆变器效率降低以及散热问题，制约了谐振式无线电能传输系统的高频化。另一方面，现有的降低谐振式无线电能传输逆变器开关损耗的方法多是通过调整系统硬件结构实现，增加了系统复杂度且不适用于动态充电场景。因此，传统的DC-AC逆变器已无法满足谐振式无线电能传输系统高效率、小型化、轻量化的需求，成为制约DC-AC逆变器提高效率的瓶颈。

对于谐振式无线电能传输系统，当驱动频率等于谐振频率时，原副边线圈系统中原边电压与原边电流同相位，副边电压与副边电流同相位且超前原边电压与原边电流90度。但在实际系统中由于很难做到线圈与其补偿电容完全谐振，且为防止器件直通，原边全桥DC-AC逆变器同一桥臂的开关管存在死区时间。因此在实际系统中，当原边电压发生极性变化时，原边电流不能刚好过零点，导致系统原边DC-AC逆变器产生开关损耗。DC-AC逆变器的开关损耗的产生来源于死区时间内电压电流的相位变化。若可使原边DC-AC逆变器的输出电压电流发生移相，且使电流在死区时间之前或之后换向，即可有效削减DC-AC逆变器的开关损耗。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提出一种减小谐振式无线电能传输原边侧逆变器损耗的方法。本发明通过调整原边侧逆变器驱动频率改变输出电压电流相位，实现降低逆变器开通或者关断过程的损耗。

本发明基于谐振式无线电能传输系统及驱动频率调整，实现原边侧逆变器输出电流在死区时间之前或之后换向，并基于驱动频率变化精确调节对系统整体性能的影响。

所述的谐振式无线电能传输系统由能量发射侧，即原边侧系统与能量接收侧，即副边侧系统构成。