[发明专利]一种基于辅助锯齿电源的动态调谐控制方法

说明书

本发明是一种基于辅助锯齿电源的动态调谐控制方法，含有谐振网络的系统采用相互串联的直流电源和幅值可调锯齿电源对原变换电路输出的方波正负半周分别补偿，当变换器输出电压滞后于输出电流时，锯齿波电路补偿使变换器输出峰值电压逐渐增加的方波；当变换器输出电压超前于输出电流时，锯齿波电路补偿使变换器输出峰值电压逐渐减小的方波；通过锯齿波补偿使变换器输出电压和电流达到同相，谐振回路始终维持工作在最佳谐振状态，从而使变换器维持最佳开关状态。该方法同时减小谐振网络的无功功率，增加有功功率，提高变换系统的效率和功率容量。

技术领域

本发明涉及含有谐振网络系统动态调谐的技术领域，具体的说是一种基于辅助锯齿电源的动态调谐控制方法。

背景技术

谐振变换是电力电子系统实现软开关的重要方法，在电力电子领域获得广泛使用。在实际应用中，谐振网络参数会因为系统元件老化、无线电能传输距离变化，或传输介质变化等因素导致谐振系统的参数发生变化。这些参数变化很容易导致系统失谐，降低系统效率甚至损坏开关元件。

为了使谐振系统发生失谐时，能回归正常稳定状态，现有的文献提出了各种调谐技术，主要分为频率调谐和阻抗调谐。频率调谐主要控制系统的工作频率或者变换开关电路的驱动信号。阻抗调谐则主要通过调节电容阵列、可控电容和可控电感的等效输出阻抗。

在现有的谐振网络调谐的技术中，存在以下问题：如公开号CN1065059488B的中国专利，是通过开关控制形成不同的电容补偿组合来达到调谐效果，但是这种开关电容阵列方法当调谐精度要求高的时候所需的电容和开关管数量较多，会造成调谐电路体积增大、调谐控制算法繁琐和成本高等问题，且只能实现有限个离散电容值的补偿调谐。如公开号CN103199634A和公开号CN209730906U的中国专利，分别利用相控电容和相控电感来控制开关管导通角来达到调谐目的，但是相控电容、电感调谐方法需要高频同步信号控制开关管的导通角，开关频率高导致开关损耗大。如公开号CN109818611B的中国专利，基于锁相环频率跟踪控制的调谐方法，通过跟踪回路谐振网络的谐振频率来实时调节变换器工作频率，虽然该方法易于实现，但是会改变系统谐振频率。如公开号CN107769369A的中国专利，在原边调谐利用辅助变换器产生一个和主变换器输出电压有可调相位差的电压，通过控制主辅变换器的相位差可使原边等效阻抗为零，当时此方法只是对系统的单边回路进行了动态调谐，没有考虑系统的接收端的情况。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于辅助锯齿电源的动态调谐控制方法，该方法在含有谐振网络的系统失谐时，通过调节辅助锯齿电源的工作状态，使得系统维持在原固有谐振频率下谐振工作，保证系统在设定的最佳性能下工作。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于辅助锯齿电源的动态调谐控制方法，包括依次相连的变换器NA、谐振网络TC和负载XL，其特征在于：直流电源Ep和幅值可调锯齿电源Es串联后与变换器NA的输入端连接，变换器NA和谐振网络TC之间设置电流传感器IS，变换器NA的输出端与电压传感器UM连接，电流传感器IS的输出端、电压传感器UM的输出端均与鉴相电路PD连接，鉴相电路PD与控制器KP相连；控制器KP的输出驱动信号用于控制幅值可调锯齿电源Es和变换器NA的工作状态；所述动态调谐控制方法具体步骤如下：

控制器KP将变换电路NA的工作频率设为定值f₀，利用电压传感器UM采集变换电路的输出方波电压U_n，利用电流传感器IS采集变换电路的谐振回路电流I_n，将电压传感器UM和电流传感器IS采集得到的电流信号、电压信号输入鉴相电路PD获得相位差

当相位差不为0时，鉴相电路PD输出值的大小用于改变锯齿电源Es的锯齿电压幅值A_m2；