[发明专利]一种单逆变器固定脉冲频率输出双频正弦波的方法

说明书

本发明提出了一种单逆变器固定脉冲频率输出双频正弦波的方法，其步骤如下：搭建功率信号发生电路；利用两个不同频率、不同幅值的正弦波先叠加后载波思路生成用于参考的面积的标准脉冲；固定全桥逆变器的控制脉冲信号的占空比并保持频率与载波频率一致，利用等面积原则计算全桥逆变器输出信号的每一个脉冲时刻所需的直流电压幅值；在全桥逆变器的控制脉冲信号的每个脉冲的上升沿/下降沿调节升降压斩波电路的占空比，计算每个脉冲需要的直流电压幅值，并保持该直流电压幅值直至下一个脉冲到来。本发明降低了全桥逆变器输出双频波的控制难度，产生的双频输出信号的幅值、频率与预设接近，效果好；非期望谐波基本被消除干净，可对预调制的输出频率、幅值进行在线调节。

技术领域

本发明涉及双频信号输出的技术领域，尤其涉及一种单逆变器固定脉冲频率输出双频正弦波的方法。

背景技术

近年来，随着电力电子技术的发展，采用无线方式对便携终端进行充电的无线充电技术应用日益广泛，但不同生产商所遵循的无线充电的频率标准却不统一。到2014年底，WPT（无线电能传输）出现了三大标准，即Qi标准，又称无线电源联盟(Wireless PowerConsortium)以及无线电力联盟(Power Matters Alliance, PMA)、无线电源联盟(Wireless Power Alliance, A4WP) 。

不同的无线标准的共存意味着专门为一种标准设计的无线充电器将与其他标准的终端设备不兼容。因此，为了解决这个兼容性问题，设计一种能够在更宽的频带上工作的无线功率发射机，从而允许并发的多标准操作，就变得更有吸引力。在当前的一些多频、多负载WPT研究中多采用“多对多”模式。但在多发射线圈、接收线圈的WPT系统中，随着发射机线圈数量的增加，需要的交流电源数量也越来越多，而交流电源体积大、效率低、成本高，且至少需要一个外部交流电源。因此，它们不便应用于只有直流电源可用的实际情况。此外，当采用SPWM控制全桥逆变器时，对载波信号和开关器件的开关频率要求很高，这限制了单逆变器双频输出技术的广泛应用。

发明内容

针对多频、多负载WPT系统需要的交流电源数量越来越多，而交流电源体积大、效率低、成本高以及采用一个逆变器输出一个频率，通过多个逆变器并联实现多频输出所引起的系统体积增大、资源浪费、器件成本高的技术问题，本发明提出一种单逆变器输出双频正弦波的方法，采用单个逆变器输出双频正弦波信号，且具有电路结构简化、元件数量减少、全桥开关器件开关频率固定、系统体积更小、功率密度更高、功率效率更高的优点，适用于多频、多负载WPT系统。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种单逆变器固定脉冲频率输出双频正弦波的方法，其步骤如下：

步骤一：搭建功率信号发生电路，所述功率信号发生电路包括直流电源、升降压斩波电路和全桥逆变器，直流电源与升降压斩波电路相连接，升降压斩波电路与全桥逆变器相连接；

步骤二：利用两个不同频率、不同幅值的正弦波先叠加后载波的思路生成参考脉冲；

步骤三：固定全桥逆变器的控制脉冲信号的占空比并保持频率与步骤二中的载波频率一致，利用等面积原则将全桥逆变器输出信号的每一个脉冲与步骤二中的参考脉冲进行实时比较计算得到全桥逆变器输出信号的每一个脉冲时刻所需的直流电压幅值；

步骤四：根据步骤三计算所得的直流电压幅值，在全桥逆变器的控制脉冲信号的每个脉冲的上升沿/下降沿调节升降压斩波电路的占空比β，使得升降压斩波电路输出直流电压幅值，并保持该直流电压幅值直至下一个脉冲到来；循环步骤三和步骤四的操作。

所述升降压斩波电路采用Buck-Boost变换器。

所述全桥逆变器的控制脉冲信号的占空比和频率均为固定值，控制脉冲信号的频率与载波频率一致。