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一種適用于電動(dòng)汽車的非接觸供電裝置

閱讀：1032發(fā)布：2020-08-18

專利匯可以提供一種適用于電動(dòng)汽車的非接觸供電裝置專利檢索，專利查詢，專利分析的服務(wù)。并且本實(shí)用新型公開了一種適用于電動(dòng) 汽車 的非 接觸 供電裝置，包括直流電源UH、全控橋式變換器、非接觸 變壓器 、副邊變換器、濾波 電路 、BOOST 升壓電路 、充電投切裝置、車載 蓄 電池 Ubat、原邊 控制器 和副邊控制器。正向傳輸狀態(tài)，市電經(jīng)過功率因數(shù)校正電路得到直流電，向車載 蓄電池 充電， 太陽能 電池也向車載蓄電池充電；反向傳輸狀態(tài)， 太陽能電池 向電源側(cè)返供 電能 ，既節(jié)省了成本，又減小了體積和重量。在正向供電模式下使用極限環(huán)理論或Poincaré截面判斷全控橋式變換器的 開關(guān) 管S1~S6是否工作在 軟開關(guān) 狀態(tài)。在雨 雪 天氣，不需要插頭，安全性能較好。正向充電模式下使用三個(gè)非接觸變壓器，傳輸功率的范圍更大，本實(shí)用新型效率的最佳狀態(tài)可超過94%。，下面是一種適用于電動(dòng)汽車的非接觸供電裝置專利的具體信息內(nèi)容。

1.一種適用于電動(dòng)汽車的非接觸供電裝置，其特征在于，包括直流電源UH、全控橋式變換器（1）、非接觸變壓器、副邊變換器、濾波電路（7）、BOOST升壓電路（6）、充電投切裝置（4）、車載蓄電池Ubat、原邊控制器和副邊控制器，所述直流電源UH與電容CH相連接，全控橋式變換器（1）與電容CH并聯(lián)連接，全控橋式變換器（1）通過諧振電路與非接觸變壓器相連接，非接觸變壓器分別與副邊變換器相連接，副邊變換器通過濾波電路（7）與BOOST升壓電路（6）相連接，BOOST升壓電路（6）與車載蓄電池Ubat并聯(lián)連接，車載蓄電池Ubat與充電投切裝置（4）串聯(lián)連接；所述原邊控制器與電源電壓檢測模塊、電源電流檢測模塊、原邊線圈電壓檢測模塊、原邊驅(qū)動(dòng)電路相連接，電源電壓檢測模塊和電源電流檢測模塊設(shè)置在直流電源UH上，原邊驅(qū)動(dòng)電路與全控橋式變換器（1）相連接，原邊控制器通過無線通信與副邊控制器相連接；
所述副邊控制器與副邊線圈電流檢測模塊、副邊驅(qū)動(dòng)電路、BOOST升壓電路（6）、太陽能電池電流檢測模塊、負(fù)載電流檢測模塊、負(fù)載電壓檢測模塊、充電投切裝置（4）相連接，副邊驅(qū)動(dòng)電路與副邊變換器相連接，太陽能電池電流檢測模塊與BOOST升壓電路（6）相連接，負(fù)載電流檢測模塊、負(fù)載電壓檢測模塊與車載蓄電池Ubat相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于電動(dòng)汽車的非接觸供電裝置，其特征在于，所述全控橋式變換器（1）包括二極管D1~D6，二極管D1~D6上分別反并聯(lián)有開關(guān)管S1~S6，開關(guān)管S1~S6均與原邊驅(qū)動(dòng)電路相連接；所述非接觸變壓器包括第一非接觸變壓器（21）、第二非接觸變壓器（22）和第三非接觸變壓器（23），副邊變換器包括第一副邊變換器（31）、第二副邊變換器（32）和第三副邊變換器（33），第一非接觸變壓器（21）、第二非接觸變壓器（22）和第三非接觸變壓器（23）的原邊線圈均與全控橋式變換器（1）相連接，第一非接觸變壓器（21）的副邊線圈與第一副邊變換器（31）相連接，第二非接觸變壓器（22）的副邊線圈與第二副邊變換器（32）相連接，第三非接觸變壓器（23）的副邊線圈與第三副邊變換器（33）相連接，第一副邊變換器（31）、第二副邊變換器（32）和第三副邊變換器（33）并聯(lián)連接后與濾波電路（7）相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于電動(dòng)汽車的非接觸供電裝置，其特征在于，所述第一副邊變換器（31）包括橋式連接的二極管D7、二極管D8和電容C1、電容C2，二極管D7上反并聯(lián)有開關(guān)管S7，二極管D8上反并聯(lián)有開關(guān)管S8，開關(guān)管S7和開關(guān)管S8均與副邊驅(qū)動(dòng)電路相連接；所述第二副邊變換器（32）包括橋式連接的二極管D9、二極管D10和電容C3、電容C4；第三副邊變換器（33）包括橋式連接的二極管D11、二極管D12和電容C5、電容C6。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于電動(dòng)汽車的非接觸供電裝置，其特征在于，所述第一非接觸變壓器（21）、第二非接觸變壓器（22）和第三非接觸變壓器（23）的原邊線圈為三角形連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的適用于電動(dòng)汽車的非接觸供電裝置，其特征在于，所述BOOST升壓電路（6）包括開關(guān)管S13、電感L13、二極管D13和二極管D14，電感L13與太陽能電池（5）串聯(lián)連接后與二極管D13并聯(lián)連接，二極管D13上反并聯(lián)有開關(guān)管S13，太陽能電池（5）、電感L13、二極管D13構(gòu)成的串并聯(lián)電路與二極管D14串聯(lián)連接，開關(guān)管S13與副邊驅(qū)動(dòng)電路相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的適用于電動(dòng)汽車的非接觸供電裝置，其特征在于，所述車載蓄電池Ubat和充電投切裝置（4）串聯(lián)后的兩端并聯(lián)有電動(dòng)機(jī)ML，電動(dòng)機(jī)ML與開關(guān)K串聯(lián)連接，充電投切裝置（4）上反并聯(lián)有二極管D15。

說明書全文

一種適用于電動(dòng)汽車的非接觸供電裝置

技術(shù)領(lǐng)域

[0001] 本實(shí)用新型涉及非接觸供電及自動(dòng)控制的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于電動(dòng)汽車的非接觸供電裝置。

背景技術(shù)

[0002] 電動(dòng)汽車傳統(tǒng)的供電方式下，其充電管理是一個(gè)耗費(fèi)心力的事情，充電前需要用供電線纜將充電樁與汽車相連，如果忘記連接供電線纜，則影響下次出行。尤其是在雨雪天氣，室外供電線纜的插頭潮濕，連接供電線纜還要冒著被電擊的危險(xiǎn)。
[0003] 與此相比，非接觸充電技術(shù)的優(yōu)越性是顯而易見的。在停車位的地面下安裝供電線圈，非接觸充電電路能夠根據(jù)無線反饋情況，自動(dòng)確定是否向安裝在汽車底盤上的受電線圈提供電能并向汽車電池充電。
[0004] 目前世界上有許多科研機(jī)構(gòu)對電動(dòng)汽車非接觸充電系統(tǒng)進(jìn)行研究。電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)將一組受電線圈裝置安裝在汽車的底盤上，將另一組供電線圈裝置安裝在地面，當(dāng)電動(dòng)汽車停在停車位的供電線圈裝置上方時(shí)，供電線圈啟動(dòng)供電，向受電線圈提供能量，對電動(dòng)汽車的蓄電池充電，充電完成后切斷供電線圈電源。
[0005] 已有學(xué)者分析了原、副邊線圈位置不對正的磁路原理。電動(dòng)汽車非接觸充電技術(shù)的前提是在停車過程中原、副邊線圈位置需要完全對正。眾所周知，線圈不對正會大幅影響充電效率和傳輸功率，而電動(dòng)汽車充電功率大，采用線圈自動(dòng)移動(dòng)位置對正的方法更經(jīng)濟(jì)合理。當(dāng)電動(dòng)汽車停在充電線圈上的車位時(shí)，非接觸供電系統(tǒng)的原、副邊線圈相對放置由自動(dòng)對正調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)到水平方向x軸和y軸完全對正，且垂直方向也調(diào)整到相對距離最佳的狀態(tài)。圖1為包括原、副邊線圈的供電線圈沿x、y、z三個(gè)坐標(biāo)軸移動(dòng)的示意圖。由于只考慮原、副邊線圈位置完全對正的情況，開發(fā)非接觸充電系統(tǒng)的思路更清晰。
[0006] 電動(dòng)汽車已為許多家庭所擁有，中國家庭常用的是單相電源，需要高效率的單相非接觸充電系統(tǒng)。對正功能的水平移動(dòng)裝置不是本實(shí)用新型闡述的內(nèi)容。本實(shí)用新型的內(nèi)容是：調(diào)整線圈垂直方向的相對距離以改變非接觸變壓器的耦合系數(shù)，使原邊線圈和副邊線圈達(dá)到諧振狀態(tài)，提出了依據(jù)混沌理論判斷效率達(dá)到最大值的依據(jù)。實(shí)用新型內(nèi)容
[0007] 為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種適用于電動(dòng)汽車的非接觸供電裝置，該系統(tǒng)采用正向供電電路與反向供電電路相結(jié)合的方法構(gòu)建出來，正向傳輸狀態(tài)下，市電經(jīng)過功率因數(shù)校正電路得到310V直流電，由非接觸供電系統(tǒng)向蓄電池充電，太陽能電池也可以向蓄電池充電；反向傳輸狀態(tài)下，太陽能電池向市電返供電能。
[0008] 為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種適用于電動(dòng)汽車的非接觸供電裝置，其特征在于，包括直流電源UH、全控橋式變換器、非接觸變壓器、副邊變換器、濾波電路、BOOST升壓電路、充電投切裝置、車載蓄電池Ubat、原邊控制器和副邊控制器，所述直流電源UH與電容CH相連接，全控橋式變換器與電容CH并聯(lián)連接，全控橋式變換器通過諧振電路與非接觸變壓器相連接，非接觸變壓器分別與副邊變換器相連接，副邊變換器通過濾波電路與BOOST升壓電路相連接，BOOST升壓電路與車載蓄電池Ubat并聯(lián)連接，車載蓄電池Ubat與充電投切裝置串聯(lián)連接；所述原邊控制器與電源電壓檢測模塊、電源電流檢測模塊、原邊線圈電壓檢測模塊、原邊驅(qū)動(dòng)電路相連接，電源電壓檢測模塊和電源電流檢測模塊設(shè)置在直流電源UH上，原邊驅(qū)動(dòng)電路與全控橋式變換器相連接，原邊控制器通過無線通信與副邊控制器相連接；所述副邊控制器與副邊線圈電流檢測模塊、副邊驅(qū)動(dòng)電路、BOOST升壓電路、太陽能電池電流檢測模塊、負(fù)載電流檢測模塊、負(fù)載電壓檢測模塊、充電投切裝置相連接，副邊驅(qū)動(dòng)電路與副邊變換器相連接，太陽能電池電流檢測模塊與BOOST升壓電路相連接，負(fù)載電流檢測模塊、負(fù)載電壓檢測模塊與車載蓄電池Ubat相連接。
[0009] 所述全控橋式變換器包括二極管D1~D6，二極管D1~D6上分別反并聯(lián)有開關(guān)管S1~S6，開關(guān)管S1~S6均與原邊驅(qū)動(dòng)電路相連接；所述非接觸變壓器包括第一非接觸變壓器、第二非接觸變壓器和第三非接觸變壓器，副邊變換器包括第一副邊變換器、第二副邊變換器和第三副邊變換器，第一非接觸變壓器、第二非接觸變壓器和第三非接觸變壓器的原邊線圈均與全控橋式變換器相連接，第一非接觸變壓器的副邊線圈與第一副邊變換器相連接，第二非接觸變壓器的副邊線圈與第二副邊變換器，第三非接觸變壓器的副邊線圈與第三副邊變換器相連接，第一副邊變換器、第二副邊變換器和第三副邊變換器并聯(lián)連接后與濾波電路相連接。
[0010] 所述第一副邊變換器包括橋式連接的二極管D7、二極管D8和電容C1、電容C2，二極管D7上反并聯(lián)有開關(guān)管S7，二極管D8上反并聯(lián)有開關(guān)管S8，開關(guān)管S7和開關(guān)管S8均與副邊驅(qū)動(dòng)電路相連接；所述第二副邊變換器包括橋式連接的二極管D9、二極管D10和電容C3、電容C4；第三副邊變換器包括橋式連接的二極管D11、二極管D12和電容電容C5、電容C6。
[0011] 所述第一非接觸變壓器、第二非接觸變壓器和第三非接觸變壓器的原邊線圈為三角形連接。
[0012] 所述BOOST升壓電路包括開關(guān)管S13、電感L13、二極管D13和二極管D14，電感L13與太陽能電池串聯(lián)連接后與二極管D13并聯(lián)連接，二極管D13上反并聯(lián)有開關(guān)管S13，太陽能電池、電感L13、二極管D13構(gòu)成的串并聯(lián)電路與二極管D14串聯(lián)連接，開關(guān)管S13與副邊驅(qū)動(dòng)電路相連接。
[0013] 所述車載蓄電池Ubat和充電投切裝置串聯(lián)后的兩端并聯(lián)有電動(dòng)機(jī)ML，電動(dòng)機(jī)ML與開關(guān)K串聯(lián)連接，充電投切裝置上反并聯(lián)有二極管D15。
[0014] 本實(shí)用新型的有益效果：首先，該系統(tǒng)具有雙向供電功能，控制器和大多數(shù)元器件既可以在正向供電模式工作，也可以在反向供電模式工作。這樣的電路高效實(shí)用，既節(jié)省了成本，又減小了的體積和重量。對于安裝太陽能電池的電動(dòng)汽車，該系統(tǒng)可由非接觸充電樁與車載太陽能電池同時(shí)或單獨(dú)對車載蓄電池充電，也可在汽車行駛途中由太陽能電池與電動(dòng)汽車蓄電池同時(shí)或單獨(dú)對電動(dòng)機(jī)智能供電。當(dāng)太陽能富余時(shí)，還可向市電電網(wǎng)返供。在雨雪天氣，室外非接觸充電系統(tǒng)不需要插頭，其安全性能優(yōu)于需要線纜的充電樁。此外，該系統(tǒng)正向充電模式下使用三個(gè)非接觸變壓器，比單個(gè)非接觸變壓器傳輸?shù)墓β史秶?。本?shí)用新型的電路系統(tǒng)，其效率的最佳狀態(tài)可超過94%。附圖說明
[0015] 為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0016] 圖1為供電線圈移動(dòng)示意圖。
[0017] 圖2為本實(shí)用新型的電路原理圖。
[0018] 圖3為本實(shí)用新型正向充電模式下全控橋式變換器的電流仿真波形。
[0019] 圖4為本實(shí)用新型反向供電模式下非接觸變壓器第一個(gè)導(dǎo)通階段的等效電路。
[0020] 圖5為本實(shí)用新型反向供電模式下非接觸變壓器第二導(dǎo)通階段的等效電路[0021] 圖6為本實(shí)用新型的五階等效電路。
[0022] 圖7為本實(shí)用新型的等效非線性元件NR2的伏安特性。
[0023] 圖8為本實(shí)用新型的正向充電模式下的非接觸供電原邊線圈與副邊線圈相對距離為1cm時(shí)，原邊線圈電壓與副邊線圈電流的時(shí)域波形圖。
[0024] 圖9為本實(shí)用新型的正向充電模式下的非接觸供電原邊線圈與副邊線圈相對距離為1cm時(shí)，原邊線圈電壓與副邊線圈電流的相圖。
[0025] 圖10為本實(shí)用新型的正向充電模式下的非接觸供電原邊線圈與副邊線圈相對距離為3cm時(shí)，原邊線圈電壓與副邊線圈電流的時(shí)域波形圖。
[0026] 圖11為本實(shí)用新型的正向充電模式下的非接觸供電原邊線圈與副邊線圈相對距離為3cm時(shí)，原邊線圈電壓與副邊線圈電流的相圖。
[0027] 圖12為本實(shí)用新型的反向供電硬開關(guān)條件下第一非接觸變壓器的原邊線圈與副邊線圈的時(shí)域波形。
[0028] 圖13為本實(shí)用新型的反向供電軟開關(guān)條件下第一非接觸變壓器的原邊線圈與副邊線圈的時(shí)域波形。
[0029] 圖14為本實(shí)用新型的反向供電硬開關(guān)條件下第一非接觸變壓器的原邊線圈的電壓與副邊線圈的電流的相圖。
[0030] 圖15為本實(shí)用新型的反向供電軟開關(guān)條件下第一非接觸變壓器的原邊線圈的電壓與副邊線圈的電流的相圖。
[0031] 圖16為本實(shí)用新型正向充電模式下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

具體實(shí)施方式

[0032] 下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0033] 一種適用于電動(dòng)汽車的非接觸供電裝置，如圖2所示，包括直流電源UH、全控橋式變換器1、非接觸變壓器、副邊變換器、濾波電路7、BOOST升壓電路6、充電投切裝置4、車載蓄電池Ubat、原邊控制器和副邊控制器。直流電源UH是市電經(jīng)過功率因數(shù)校正電路得到的310V直流電，功率因數(shù)校正電路不在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)。直流電源UH與電容CH相連接，電容CH起到濾除的直流電源UH的諧波的作用，全控橋式變換器1與電容CH并聯(lián)連接。全控橋式變換器1通過諧振電路與非接觸變壓器相連接，非接觸變壓器分別與副邊變換器相連接，副邊變換器通過濾波電路7與BOOST升壓電路6相連接，BOOST升壓電路6與車載蓄電池Ubat并聯(lián)連接，車載蓄電池Ubat與充電投切裝置4串聯(lián)連接。原邊控制器與電源電壓檢測模塊、電源電流檢測模塊、原邊線圈電壓檢測模塊、原邊驅(qū)動(dòng)電路相連接，電源電壓檢測模塊和電源電流檢測模塊設(shè)置在直流電源UH上，原邊驅(qū)動(dòng)電路與全控橋式變換器1相連接，原邊控制器通過無線通信與副邊控制器相連接。副邊控制器與副邊線圈電流檢測模塊、副邊驅(qū)動(dòng)電路、BOOST升壓電路6、太陽能電池電流檢測模塊、負(fù)載電流檢測模塊、負(fù)載電壓檢測模塊、充電投切裝置4相連接，副邊驅(qū)動(dòng)電路與副邊變換器相連接，太陽能電池電流檢測模塊與BOOST升壓電路6相連接，負(fù)載電流檢測模塊、負(fù)載電壓檢測模塊與車載蓄電池Ubat相連接。
[0034] 全控橋式變換器1包括二極管D1~D6，二極管D1~D6上分別反并聯(lián)有開關(guān)管S1~S6。二極管D1和二極管D2串聯(lián)，二極管D3和二極管D4串聯(lián)，二極管D5和二極管D6串聯(lián)，然后3個(gè)支路并聯(lián)連接。開關(guān)管S1~S6構(gòu)成全控橋式變換器電路，正向充電時(shí)，全控橋式變換器1所包含的開關(guān)管S1~S6交替斬波，其中S1、S2、S3互錯(cuò)120°，即分別為0°、120°、120°，S1與S2交替斬波，互錯(cuò)180°。反向供電時(shí)，二極管D1~D（4 開關(guān)管S1~S4完全斷開不工作）或開關(guān)管S1~S（4 二極管D1~D4與S1~S4等效成BOOST電路，其他兩個(gè)開關(guān)管S5、S6完全斷開不工作）整流。開關(guān)管S1~S6均與原邊驅(qū)動(dòng)電路相連接，原邊控制器通過原邊驅(qū)動(dòng)電路控制開關(guān)管S1~S6的工作狀態(tài)，從而控制全控橋式變換器1的輸出功率。
[0035] 非接觸變壓器包括第一非接觸變壓器21、第二非接觸變壓器22和第三非接觸變壓器23，副邊變換器包括第一副邊變換器31、第二副邊變換器32和第三副邊變換器33。第一非接觸變壓器21、第二非接觸變壓器22和第三非接觸變壓器23的原邊線圈均與全控橋式變換器1相連接，第一非接觸變壓器21的副邊線圈與第一副邊變換器31相連接，第二非接觸變壓器22的副邊線圈與第二副邊變換器32相連接，第三非接觸變壓器23的副邊線圈與第三副邊變換器33相連接。第一非接觸變壓器21包括原邊線圈LP1和副邊線圈LS1，第二非接觸變壓器22包括原邊線圈LP2和副邊線圈LS2，第三非接觸變壓器23包括原邊線圈LP3和副邊線圈LS3。第一非接觸變壓器21、第二非接觸變壓器22和第三非接觸變壓器23的原邊線圈為三角形接線，原邊線圈的三角形接線比星形接線的帶負(fù)載能力強(qiáng)。
[0036] 原邊線圈LP1通過電感L1和電容CP1組成的諧振電路與全控橋式變換器1的二極管D1和二極管D2的中間點(diǎn)相連接。原邊線圈LP2通過電感L2和電容CP2組成的諧振電路與全控橋式變換器1的二極管D3和二極管D4的中間點(diǎn)相連接。原邊線圈LP3通過電感L3和電容CP3組成的諧振電路與全控橋式變換器1的二極管D5和二極管D6的中間點(diǎn)相連接。原邊線圈LP1、原邊線圈LP2和原邊線圈LP3首尾相連構(gòu)成三角形接線，電容CP1并聯(lián)在LP1兩端、電容CP2并聯(lián)在LP2兩端、電容CP3并聯(lián)在LP3兩端。第一非接觸變壓器21的副邊線圈LS1通過電容CS1與第一副邊變換器31相連接，第二非接觸變壓器22的副邊線圈LS2通過電容CS2與第二副邊變換器32相連接，第三非接觸變壓器23的副邊線圈LS3通過電容CS3與第三副邊變換器33相連接。第一副邊變換器31、第二副邊變換器32和第三副邊變換器33并聯(lián)連接后與濾波電路7相連接。電容CS2、電容CS2、電容CS3與副邊線圈LS1、副邊線圈LS2、副邊線圈LS3并聯(lián)具有分別補(bǔ)償?shù)谝环墙佑|變壓器21、第二非接觸變壓器22和第三非接觸變壓器23功率因數(shù)的作用。
[0037] 第一副邊變換器31包括橋式連接的二極管D7、二極管D8和電容C1、電容C2，二極管D7上反并聯(lián)有開關(guān)管S7，二極管D8上反并聯(lián)有開關(guān)管S8，開關(guān)管S7和開關(guān)管S8均與副邊驅(qū)動(dòng)電路相連接。副邊控制器通過副邊驅(qū)動(dòng)電路可以控制開關(guān)管S7和開關(guān)管S8工作在軟開關(guān)狀態(tài)或硬開關(guān)狀態(tài)。第二副邊變換器32包括橋式連接的二極管D9、二極管D10和電容C3、電容C4。第三副邊變換器33包括橋式連接的二極管D11、二極管D12和電容電容C5、電容C6。
[0038] 濾波電路7與BOOST升壓電路6相連接，濾波電路7包括電感LD和電容CD，電感LD與第一副邊變換器31、第二副邊變換器32和第三副邊變換器33并聯(lián)后的電路串聯(lián)，電容CD與電感LD并聯(lián)連接，實(shí)現(xiàn)供電電流的濾波。BOOST升壓電路6與車載蓄電池Ubat并聯(lián)連接，車載蓄電池Ubat與充電投切裝置4串聯(lián)連接，充電投切裝置4用于是否向車載蓄電池Ubat的充電。
[0039] BOOST升壓電路6包括開關(guān)管S13、電感L13、二極管D13和二極管D14。太陽能電池5與電感L13串聯(lián)連接后與二極管D13并聯(lián)連接，二極管D13上反并聯(lián)有開關(guān)管S13，太陽能電池5、電感L13、二極管D13構(gòu)成的串并聯(lián)電路與二極管D14串聯(lián)連接。開關(guān)管S13與副邊控制器相連接，副邊控制器控制開關(guān)管S13的導(dǎo)通與關(guān)斷。其工作原理如下：當(dāng)開關(guān)管S13導(dǎo)通時(shí)，電感L13存儲太陽能電池5的能量，當(dāng)開關(guān)管S13斷開時(shí)，電感L13與太陽能電池5一起釋放能量，其疊加的輸出電壓高于太陽能電池5的電壓，該電能經(jīng)二極管D14向外部電路釋放。如此反復(fù)循環(huán)，構(gòu)成BOOST升壓電路6。BOOST升壓電路6僅在太陽能電池5反向供電的狀態(tài)下工作。正常狀態(tài)下二極管D13兩端沒有電流流過，在特殊情況下，當(dāng)出現(xiàn)反向瞬時(shí)沖擊電壓時(shí)，二極管D13和二極管D14同時(shí)導(dǎo)通起到釋放反向瞬時(shí)電壓的作用。
[0040] 車載蓄電池Ubat和充電投切裝置4串聯(lián)后的兩端并聯(lián)有電動(dòng)機(jī)ML，電動(dòng)機(jī)ML與開關(guān)K串聯(lián)連接，開關(guān)K控制電動(dòng)機(jī)ML的工作與否。充電投切裝置4上反并聯(lián)有二極管D15，用于抑制充電投切裝置4的反向沖擊電壓。
[0041] 正向充電的工作過程為：市電經(jīng)過功率因數(shù)校正電路（功率因數(shù)校正電路不在本實(shí)用新型的范圍內(nèi))得到310V直流電，由全控橋式變換器1斬波控制開關(guān)管S1~S6得到三相高頻交流電，經(jīng)三路諧振電路分別輸出到第一非接觸變壓器21、第二非接觸變壓器22和第三非接觸變壓器23，第一非接觸變壓器21、第二非接觸變壓器22和第三非接觸變壓器23的副邊線圈均通過電磁耦合得到三相高頻交流電，對該交流電分別用第一副邊變換器31、第二副邊變換器32和第三副邊變換器33進(jìn)行整流。第一副邊變換器31、第二副邊變換器32和第三副邊變換器33整流后經(jīng)濾波電路7向車載蓄電池Ubat和電動(dòng)機(jī)ML供電。其中第一副邊變換器31工作在不控整流模式，開關(guān)管S7~S8不工作。副邊線圈電流檢測模塊檢測第一非接觸變壓器21、第二非接觸變壓器22和第三非接觸變壓器23的副邊線圈電流iLS1、iLS2、iLS3，負(fù)載電壓檢測模塊和負(fù)載電流檢測模塊分別檢測負(fù)載側(cè)的電壓UL和負(fù)載側(cè)的電流IL，副邊控制器將上述三個(gè)模塊檢測到的數(shù)據(jù)傳送至原邊控制器。原邊線圈電壓檢測模塊檢測原邊線圈的電壓uLP1、uLP2、uLP3，電源電壓檢測模塊和電源電流檢測模塊分別檢測直流電源側(cè)的電壓UH和直流電源側(cè)的電流IH，原邊控制器根據(jù)輸入端電源側(cè)的電流電壓和輸出段負(fù)載側(cè)的電流電壓的值判斷輸出功率是否偏離期望值，通過原邊驅(qū)動(dòng)電路調(diào)節(jié)開關(guān)管S1~S6的斬波占空比，實(shí)現(xiàn)輸出功率大小的調(diào)節(jié)。第一非接觸變壓器21的電流iLS1與電壓uLP1、第二非接觸變壓器22的電流iLS2與電壓uLP2、第三非接觸變壓器23的電流iLS3與電壓uLP3分別構(gòu)成相應(yīng)的對應(yīng)相圖關(guān)系。原邊控制器分別對這三個(gè)相圖關(guān)系應(yīng)用極限環(huán)理論判斷開關(guān)管S1~S6是否工作于軟開關(guān)狀態(tài)。或者通過對這三個(gè)相圖關(guān)系應(yīng)用Poincaré截面來確定電路是否處于軟開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)電路處于硬開關(guān)狀態(tài)時(shí)，在固定頻率的條件下，通過調(diào)節(jié)第一非接觸變壓器21、第二非接觸變壓器22和第三非接觸變壓器23的原邊線圈與副邊線圈的相對距離以改變非接觸變壓器的耦合系數(shù)，直到開關(guān)管S1~S6進(jìn)入軟開關(guān)狀態(tài)后再停止這種調(diào)節(jié)過程，使開關(guān)管S1~S6穩(wěn)定的處于軟開關(guān)狀態(tài)下運(yùn)行。該控制方法適用于對電動(dòng)汽車等移動(dòng)負(fù)載的非接觸充電。
[0042] 濾波電感LD、濾波電容CD、車載蓄電池Ubat和電動(dòng)機(jī)M（L 通常情況下，充電過程中，電動(dòng)機(jī)不工作）合起來等效為負(fù)載RO。為了適應(yīng)負(fù)載的功率變化，采用無線反饋方式調(diào)節(jié)輸出能量。負(fù)載電流檢測模塊檢測負(fù)載RO的電壓UL，負(fù)載電壓檢測模塊檢測負(fù)載RO的電流iL，副邊控制器將檢測到的電壓和電流信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，通過無線通信將信號傳遞到原邊控制器。由于采用非接觸變壓器線圈自動(dòng)對正技術(shù)，且其相對距離也調(diào)整到最佳位置。開關(guān)管S1~S6的占空比相同，開關(guān)管S1與開關(guān)管S4、開關(guān)管S2與開關(guān)管S5、開關(guān)管S3與開關(guān)管S6的開通時(shí)間互錯(cuò)180°。開關(guān)管S1、開關(guān)管S3、開關(guān)管S5的開通時(shí)間互錯(cuò)120°。原邊控制器采用固定頻率統(tǒng)一調(diào)節(jié)開關(guān)管S1~S6占空比，使控制策略得到較顯著的簡化。通過混沌技術(shù)判斷開關(guān)管S1~S6的開關(guān)損耗保持在較低水平的同時(shí)，選擇合適的頻率和合適的電路參數(shù)使非接觸變壓器也處于諧振狀態(tài)，改變開關(guān)管S1~S6的占空比調(diào)節(jié)輸出功率。本實(shí)用新型正向充電模式下全控橋式變換器的電流仿真波形如圖3所示。其中：電流iCH是電容CH的電流波形；電流iS1~iS6分別是開關(guān)管S1~S6的電流波形。
[0043] 反向供電的工作過程為：當(dāng)太陽能電池5的電量富余時(shí)，太陽能電池5將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，經(jīng)BOOST升壓電路6、濾波電路7向第一副邊變換器31供電。第一副邊變換器31構(gòu)成半橋變換器，其中的開關(guān)管S7和開關(guān)管S8將太陽能電池5產(chǎn)生的直流電斬波得到單相高頻交流電，經(jīng)過第一非接觸變壓器21(其余非接觸變壓器不工作)傳輸能量到原邊線圈LP1，然后經(jīng)二極管D1~D（4 開關(guān)管S1~S4完全斷開不工作）或開關(guān)管S1~S（4 二極管D1~D4與S1~S4等效成BOOST電路，其他兩個(gè)開關(guān)管S5、S6完全斷開不工作）整流轉(zhuǎn)換成直流電傳送至直流電源UH。副邊線圈電流檢測模塊、太陽能電流檢測模塊分別檢測副邊線圈LS1的電流信號iLS1、太陽能電池的電流信號isun，并傳送至副邊控制器，副邊控制器用工無線通信將太陽能電池5的電流信號iLS1傳送至原邊控制器。原邊控制器將原邊線圈電壓檢測模塊、電源電壓檢測模塊和電源電流檢測模塊分別檢測到的原邊線圈LP1的電壓uLP1、直流電源側(cè)的電壓UH和直流電源側(cè)的電流IH傳送至副邊控制器。副邊控制器通過副邊驅(qū)動(dòng)電路調(diào)節(jié)開關(guān)管S13的斬波占空比實(shí)現(xiàn)對負(fù)載的電壓UL的調(diào)節(jié)；通過副邊驅(qū)動(dòng)電路調(diào)節(jié)第一副邊變換器31的開關(guān)管S7、S8的斬波占空比實(shí)現(xiàn)輸出功率大小的調(diào)節(jié)。原邊線圈LP1的電流iLS1與電壓uLP1構(gòu)成相應(yīng)的相圖關(guān)系，原邊控制器對這相圖關(guān)系應(yīng)用極限環(huán)理論判斷電路的開關(guān)管S7和開關(guān)管S8是否工作于軟開關(guān)狀態(tài)；或者通過對相圖關(guān)系應(yīng)用Poincaré截面來確定開關(guān)管S7和開關(guān)管S8是否處于軟開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)管S7和開關(guān)管S8處于硬開關(guān)狀態(tài)時(shí)，在固定頻率的條件下，通過調(diào)節(jié)第一非接觸變壓器21的原邊線圈與副邊線圈的相對距離改變第一非接觸變壓器21的耦合系數(shù)，直到開關(guān)管S7和開關(guān)管S8進(jìn)入軟開關(guān)狀態(tài)后再停止這種調(diào)節(jié)過程，使開關(guān)管S7和開關(guān)管S8電路穩(wěn)定的處于軟開關(guān)狀態(tài)下運(yùn)行。該控制方法適用于太陽能電池對電源側(cè)的非接觸供電。
[0044] 本實(shí)用新型具有雙向供電功能，控制器和大多數(shù)元器件既可以在正向供電模式工作，也可以在反向供電模式工作。這樣的電路高效實(shí)用，既節(jié)省了成本，又減小了的體積和重量。
[0045] 為了減少傳遞過程中的能量損失，反向工作模式下第二非接觸變壓器32和第三路非接觸變壓器33處于不工作的狀態(tài)。太陽能電池5的能量由BOOST升壓電路6經(jīng)濾波電路7的濾波電感LD、濾波電容CD濾波，第一個(gè)導(dǎo)通階段如圖4所示，由開關(guān)管S7、副邊線圈LS1、電容C2到BOOST升壓電路6的負(fù)極，并向電容C2充電。第二個(gè)導(dǎo)通階段如圖5所示，太陽能電池5的能量由BOOST升壓電路6經(jīng)濾波電路7的濾波電感LD、濾波電容CD濾波，經(jīng)電容C1、副邊線圈LS1、開關(guān)管S8到BOOST升壓電路的負(fù)極，并向電容C1充電。在兩個(gè)導(dǎo)通階段之間分別由二極管D7和二極管D8續(xù)流。第一負(fù)邊變換器31組成的半橋變換器電路的開關(guān)管S7~S8將直流電斬波得到單相高頻交流電，經(jīng)過第一非接觸變壓器21的副邊線圈LS1和原邊線圈LP1傳輸能量到直流電源側(cè)。原邊控制器和副邊控制器選用ARM微處理器(STM32F103)，采用電壓電流雙閉環(huán)無線反饋方式穩(wěn)定輸出電壓。
[0046] 在非接觸電路中，非線性與混沌現(xiàn)象在具有普遍性，研究發(fā)現(xiàn)特定端口的混沌現(xiàn)象得到抑制，可以使電路的效率明顯提高。在電路中，原邊線圈LP1、副邊線圈LS1構(gòu)成第一非接觸變壓器21，原邊線圈LP2、副邊線圈LS2構(gòu)成第二非接觸變壓器22，原邊線圈LP3、副邊線圈LS3構(gòu)成第三非接觸變壓器23，本實(shí)用新型只考慮三個(gè)非接觸變壓器參數(shù)完全均衡的情況，因而可以通過分析其中一路非接觸變壓器的狀態(tài)判斷三路非接觸變壓器的全部狀態(tài)。
[0047] 為了分析電路的原理，首先闡述第一非接觸變壓器21及其關(guān)聯(lián)的電路（第二非接觸變壓器22和第三非接觸變壓器23及其關(guān)聯(lián)的電路也具有相同的工作原理）。將全控橋式變換器1之前的所有電路等效為一個(gè)非線性元件NR1；將副邊電路的整流器件之后的所有負(fù)載電路等效為一個(gè)非線性元件NR2，得到一個(gè)五階電路如圖6所示。
[0048] 依據(jù)圖7得到的等效電路推導(dǎo)出狀態(tài)方程：
[0049] 。
[0050] 對于這樣的五階電路，我們需要描述非線性元件NR2的伏安特性。通過仿真與實(shí)驗(yàn)得出：當(dāng)開關(guān)管S1~S4處于軟開關(guān)狀態(tài)時(shí)，負(fù)載NR2的伏安特性為一個(gè)環(huán)形，如圖7所示。經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)、仿真與理論分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電路中的關(guān)鍵參數(shù)改變時(shí)，電路的效率、帶負(fù)載能力等重要指標(biāo)會隨之而變化；特定端口的混沌現(xiàn)象得到抑制，可以使電路的效率明顯提高。其中一個(gè)重要發(fā)現(xiàn)是當(dāng)電路的開關(guān)頻率及元件參數(shù)固定時(shí)，非接觸供電線圈的相對距離（耦合系數(shù)k）變化會改變電路的傳輸效率。這一距離過近或過遠(yuǎn)均會使電路效率降低，只有該距離恰好合適的時(shí)候（即在頻率固定的情況下，耦合系數(shù)k為某一個(gè)固定值，且隨著頻率改變而改變），開關(guān)管S1~S4才能工作在軟開關(guān)狀態(tài)。且該條件下的電路對于負(fù)載變化具有較好的魯棒性。
[0051] 理論上說，選擇恰當(dāng)?shù)膮?shù)，可以使電路的傳輸功率處于匹配狀態(tài)，電路的傳輸功率達(dá)到最大值。但是這與傳輸效率達(dá)到最大值有所不同，同一個(gè)電路傳輸效率達(dá)到最大值的時(shí)候，其傳輸功率的能力可能相對較小。
[0052] 本實(shí)用新型的電路如果工作在混沌狀態(tài)，對應(yīng)于電路的開關(guān)管工作在硬開關(guān)狀態(tài)，為了防止電路損壞，本實(shí)用新型的電路對應(yīng)的混沌現(xiàn)象與混沌控制的實(shí)驗(yàn)，其供電電壓為24V，工作頻率為45kHz，圖7為正向充電模式下的電路實(shí)驗(yàn)波形。圖8與圖9分別為非接觸供電原邊線圈與副邊線圈相對距離為1cm時(shí)，原邊線圈的電壓uLP1與副邊線圈的電流iLS1的時(shí)域波形圖與相圖，由此得到該電路處于硬開關(guān)狀態(tài)，該電路的測試效率為79%（不考慮輔助電源功耗)。圖10與圖11分別為非接觸供電原邊線圈與副邊線圈相對距離為3cm時(shí)，原邊線圈的電壓uLP1與副邊線圈的電流iLS1的時(shí)域波形圖與相圖，該電路的測試效率為89%（不考慮輔助電源功耗）。由圖8-11可以看出，開關(guān)管S1~S4頻率一定時(shí)，只有線圈的相對距離（耦合系數(shù)k）合適才能得到最大傳輸效率。隨著非接觸供電電路的原邊線圈與副邊線圈的相對距離增大或減小，電路的傳輸效率均會減小。
[0053] 圖12為硬開關(guān)條件下第一非接觸變壓器21的原邊線圈與副邊線圈的相圖，第一非接觸變壓器21的原邊線圈LP1和副邊線圈LS1之間的距離為1cm。由對應(yīng)的仿真結(jié)果可知，其流形為不穩(wěn)定流形。不穩(wěn)定流形暗示著電路處于硬開關(guān)工作狀態(tài)，該狀態(tài)下開關(guān)器件功耗較大，發(fā)熱嚴(yán)重。
[0054] 圖13為軟開關(guān)條件下第一非接觸變壓器21的原邊線圈與副邊線圈的相圖，非接觸變壓器的原邊線圈LP1和副邊線圈LS1之間的距離為3cm。由對應(yīng)的仿真結(jié)果可知，其流形為穩(wěn)定的極限環(huán)。依據(jù)極限環(huán)的定義，當(dāng)極限環(huán)內(nèi)部或外部的軌線在t→∞時(shí)，均趨近于極限環(huán)。穩(wěn)定的極限環(huán)暗示著電路處于軟開關(guān)工作狀態(tài)，該狀態(tài)下開關(guān)器件功耗較小，發(fā)熱量低；而偏離極限環(huán)則意味著電路處于硬開關(guān)工作狀態(tài)。當(dāng)相圖平面的軌線（流形）在外界干擾偏離極限環(huán)時(shí)，通過反饋系統(tǒng)的作用可以自動(dòng)回到極限環(huán)區(qū)域，則該極限環(huán)是一個(gè)穩(wěn)定的極限環(huán)。
[0055] 圖14和圖15分別是通過Poincaré截面得到第一非接觸變壓器21的原邊線圈的電壓uLP1與副邊線圈的電流iLS1的時(shí)域波形圖與相圖?？梢灾庇^地看出，實(shí)驗(yàn)得到的圖12的流形與仿真得到的圖14的流形是拓?fù)涞葍r(jià)的。同理圖13與圖15的流形也是拓?fù)涞葍r(jià)的。由于Pspice仿真用的所有元件均是集總元件，而實(shí)驗(yàn)電路存在分布參數(shù)，兩者得到的圖形有一些偏差，但是其流形存在一種映射關(guān)系。簡單的說可以通過一種映射變換使它們相互轉(zhuǎn)化。
[0056] 原邊控制器利用極限環(huán)理論判斷開關(guān)管S1~S6是否工作于軟開關(guān)狀態(tài)的方法是：在開關(guān)管S1~S4工作在軟開關(guān)下的第一非接觸變壓器21的原邊線圈電壓uLP1與副邊線圈電流iLS1的相圖中選?、?、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ八條直線，八條直線圍成的環(huán)形區(qū)域能包含極限環(huán)的全部運(yùn)行范圍；四條直線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ互相平行，四條直線Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ互相平行，八條直線的表達(dá)式分別為：
[0057] Ⅰ：uLP1?=?k1???iLS1+m1
[0058] Ⅱ：uLP1?=?k1???iLS1+m2
[0059] Ⅲ：uLP1?=?k1???iLS1+m3
[0060] Ⅳ：uLP1?=?k1???iLS1+m4
[0061] Ⅴ：uLP1?=?k2??iLS1+m5
[0062] Ⅵ：uLP1?=?k2??iLS1+m6
[0063] Ⅶ：uLP1?=?k2??iLS1+m7
[0064] Ⅷ：uLP1?=?k2??iLS1+m8
[0065] 其中，比例系數(shù)為k1、k2，m1~m8為常數(shù)項(xiàng)；根據(jù)實(shí)時(shí)獲取的原邊線圈電壓uLP1與副邊線圈電流iLS1的峰值大小，由原邊控制器按原邊線圈的電壓uLP1與副邊線圈的電流iLS1的峰值取一定的比例設(shè)定比例系數(shù)k1、k2和常數(shù)項(xiàng)m1~m8的大小得到8條直線Ⅰ~Ⅷ。如圖13所示，當(dāng)原邊線圈的電壓uLP1與副邊線圈的電流iLS11的流形（通過實(shí)時(shí)采集電壓uLP1與電流iLS11的信號值，得到的電壓uLP1與電流iLS11的相圖，相圖中的曲線可以稱之為流形）的任意一點(diǎn)或一部分均落在直線Ⅱ、Ⅲ、Ⅵ、Ⅶ包圍的四邊形以外，且落在直線Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅷ包圍的四邊形以內(nèi)時(shí)，可以判定全控橋式變換器1的開關(guān)管S1~S4工作在軟開關(guān)狀態(tài)。如圖12所示，當(dāng)原邊線圈的電壓uLP1與副邊線圈的電流iLS11的流形有任意一點(diǎn)或一部分落在直線Ⅱ、Ⅲ、Ⅵ、Ⅶ包圍的四邊形以內(nèi)時(shí)，或者落在直線Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅷ包圍的四邊形以外時(shí)，可以判定全控橋式變換器1的開關(guān)管S1~S4工作在硬開關(guān)狀態(tài)。
[0066] 原邊控制器利用Poincaré截面判斷開關(guān)管S1~S4是否工作于軟開關(guān)狀態(tài)的方法是：用無量綱變量x表示原邊線圈的電壓uLP1，用y表示副邊線圈的電流iLS1，在Poincaré截面的相圖中取不切線：
[0067]
[0068] 式中，R2表示二維實(shí)數(shù)空間，x、y表示橫坐標(biāo)與縱坐標(biāo)。通過Poincaré截面判斷極限環(huán)的穩(wěn)定性可以輕而易舉的用ARM芯片(本電路使用STM32)編程實(shí)現(xiàn)。
[0069] 原邊控制器依據(jù)不切線Σ，參考圖15中的流形，當(dāng)副邊線圈的電流iLS1過零時(shí)，原邊線圈的電壓uLP1接近于峰值（至少大于0.9倍峰值），且在一個(gè)電路周期之內(nèi)副邊線圈的電流iLS1過零兩次，兩次檢測到對應(yīng)的原邊線圈的電壓uLP1，原邊控制器判定全控橋式變換器1的開關(guān)管S1~S4工作在軟開關(guān)狀態(tài)；如果在一個(gè)電路周期之內(nèi)副邊線圈的電流iLS1過零次數(shù)多余或少于兩次，或者當(dāng)副邊線圈的電流iLS1過零時(shí)uLP1沒有接近于峰值(小于0.9倍峰值)，原邊控制器判定全控橋式變換器1的開關(guān)管S1~S4工作在硬開關(guān)狀態(tài)。
[0070] 圖13和圖15是當(dāng)開關(guān)管S1~S4進(jìn)入軟開關(guān)狀態(tài)時(shí)原邊線圈的電壓uLP1與負(fù)邊線圈的電流iLS11的相圖，利用軟開關(guān)狀態(tài)的相圖判斷開關(guān)管S1~S4是否處于軟開關(guān)狀態(tài)，用于非接觸供電起始階段時(shí)對非接觸變壓器的原邊線圈LP1和副邊線圈LS1之間的距離和相對水平位置的調(diào)節(jié)。經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電路的開關(guān)頻率及元件參數(shù)固定時(shí)，非接觸供電線圈的相對距離和相對水平位置（耦合系數(shù)k）變化會改變電路的傳輸效率。其中一個(gè)重要發(fā)現(xiàn)是這一距離過近或過遠(yuǎn)均會使電路效率降低，只有該距離恰好合適的時(shí)（即在頻率固定的情況下，耦合系數(shù)k為某一個(gè)固定值，且隨著頻率改變而改變）開關(guān)管S1~S4才能工作在軟開關(guān)狀態(tài)。且該條件下的電路對于負(fù)載變化具有較好的魯棒性。當(dāng)電路中的負(fù)載大小改變時(shí)，電路的效率變化較小；特定端口的混沌現(xiàn)象得到抑制，可以使電路的效率明顯提高。用混沌方法判斷一次開關(guān)管S1~S4是否進(jìn)入軟開關(guān)狀態(tài)，其檢測與反饋控制的調(diào)節(jié)時(shí)間在幾個(gè)周期（開關(guān)管頻率通常為幾十kHz，幾個(gè)周期大概為0.1ms左右）以內(nèi)即可完成，對非接觸變壓器的原邊線圈LP1和副邊線圈LS1之間的距離和相對水平位置的調(diào)節(jié)時(shí)間取決于調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)構(gòu)的反應(yīng)時(shí)間。采用伺服電機(jī)電動(dòng)機(jī)構(gòu)，其總體時(shí)間可以控制在1~2秒鐘以內(nèi)，在此期間適當(dāng)降低電壓或開關(guān)管S1~S4的占空比以減小調(diào)節(jié)過程中的損耗。
[0071] 當(dāng)采用上述方法調(diào)節(jié)第一非接觸變壓器21的原邊線圈LP1、副邊線圈LS1之間的距離和相對水平位置之后，再用用同樣方法調(diào)節(jié)第二非接觸變壓器22的原邊線圈LP2、副邊線圈LS2之間的距離和相對水平位置使開關(guān)管S3~S6進(jìn)入軟開關(guān)狀態(tài)，再用用同樣方法調(diào)節(jié)第三非接觸變壓器23的原邊線圈LP3、副邊線圈LS3之間的距離和相對水平位置使開關(guān)管S1~S2、S5~S6進(jìn)入軟開關(guān)狀態(tài)。本實(shí)用新型只考慮三路非接觸變壓器參數(shù)完全均衡且的情況，因而可以通過分析其中一路變壓器的狀態(tài)判斷三路變壓器的全部狀態(tài)。通常用于電動(dòng)汽車的非接觸充電系統(tǒng)，其原邊線圈在地面下安裝，為了減小車載副邊電路的體積，將調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在地面下，用于調(diào)節(jié)原邊線圈的位置使對應(yīng)的開關(guān)管進(jìn)入軟開關(guān)狀態(tài)。
[0072] 非接觸供電電路是非線性電路，其中廣泛存在著混沌現(xiàn)象。隨著電路參數(shù)的變化可能出現(xiàn)混沌狀態(tài)。本實(shí)用新型通過對關(guān)鍵參數(shù)的狀態(tài)相圖的分析，發(fā)現(xiàn)某些特定相圖中的混沌現(xiàn)象暗示著電路處于硬開關(guān)狀態(tài)，而脫離混沌狀態(tài)則表明電路處于軟開關(guān)狀態(tài)。此外，在不同開關(guān)頻率及非接觸線圈耦合系數(shù)的條件下(在一定范圍內(nèi))，通過調(diào)節(jié)非接觸線圈的相對距離可以使電路進(jìn)入軟開關(guān)狀態(tài)?；谶@種發(fā)現(xiàn)，給出了簡單的判斷方法，并將這種判斷方法應(yīng)用于反饋控制，得到了良好的效果。
[0073] 經(jīng)過實(shí)際測量，對于應(yīng)用該方案的310V直流供電的非接觸系統(tǒng)，在1KW負(fù)載情況下，可以得到91~93%的最高效率。本實(shí)用新型研究混沌現(xiàn)象產(chǎn)生的原因以及主要特征，用這些特征實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，設(shè)計(jì)出高效實(shí)用的非接觸供電系統(tǒng)。
[0074] 非接觸充電系統(tǒng)采用定制的感應(yīng)耦合線圈，原邊控制器和副邊控制器選用高性能低功耗的ARM微處理器(STM32F103)。本實(shí)用新型的參數(shù)為：直流輸入電壓UH=310?V，工作頻率fs=45kHz，LH=200uH，CH=24μF，Pout≤1.1?kW。反向太陽能供電模式下的變換器系統(tǒng)的參數(shù)為：電壓UL=380V，fs=45kHz，UH=310?V，Pout≤0.3kW。正向充電模式下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖16所示，三個(gè)副邊變換器可以等效為電流泵電路，其輸出電流io1、 io2、 io3的幅值相同，相位互錯(cuò)120°。用本實(shí)用新型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)建的電路，當(dāng)輸入電壓為直流310V(~220V交流整流得到)且輸出功率達(dá)到1KVA時(shí)，效率的最佳狀態(tài)可超過94%。
[0075] 以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
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