無線電能傳輸系統(tǒng)浪涌抑制電路及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供無線電能傳輸系統(tǒng)浪涌抑制電路及方法，其中浪涌抑制電路包括副邊諧振網(wǎng)絡(luò)、整流電路、馬達(dá)，整流電路與馬達(dá)中間設(shè)置有控制電路、采樣電路與儲(chǔ)能元件；所述采樣電路并聯(lián)設(shè)置于儲(chǔ)能元件的兩端，用于對(duì)儲(chǔ)能元件的電信號(hào)進(jìn)行采樣，并輸出至控制電路；儲(chǔ)能元件與馬達(dá)并聯(lián)設(shè)置；在儲(chǔ)能元件與馬達(dá)之間、副邊諧振網(wǎng)絡(luò)與馬達(dá)的連接支路上設(shè)置開關(guān)；所述開關(guān)與控制電路連接，由控制電路控制其開合。本發(fā)明將該電壓反饋控制電路引入無線電能系統(tǒng)副邊電路中，并采用儲(chǔ)能元件充放電的方式對(duì)馬達(dá)端電壓進(jìn)行補(bǔ)償，解決堵轉(zhuǎn)問題，維持馬達(dá)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
【專利說明】無線電能傳輸系統(tǒng)浪涌抑制電路及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線充電【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說，涉及一種無線電能傳輸系統(tǒng)浪涌抑制電路及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)家電中的馬達(dá)類電器，如攪拌機(jī)，其工作過程中的負(fù)載功率是變化的。以攪拌機(jī)產(chǎn)品為例，其負(fù)載功率變化主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面。其一，攪拌機(jī)啟動(dòng)瞬時(shí)功率較大，易產(chǎn)生大的電流，隨后逐漸減小并穩(wěn)定在額定功率；其二，隨著攪拌物的攪拌容量、大小、硬度的不同，攪拌機(jī)攪拌時(shí)的負(fù)載功率也不盡相同，在電路中易發(fā)生浪涌現(xiàn)象，即負(fù)載功率瞬間變大導(dǎo)致電路中出現(xiàn)電壓或電流波動(dòng)，由此可產(chǎn)生的問題是:
一、馬達(dá)類產(chǎn)品產(chǎn)生瞬時(shí)浪涌電流，使電路中的元器件損壞，并對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生不良影響；
二、瞬時(shí)增大的功率負(fù)載的需求必然在馬達(dá)中產(chǎn)生大的電流，長(zhǎng)時(shí)間工作易導(dǎo)致馬達(dá)過熱燒壞；如果電網(wǎng)不能提供足夠的能量，馬達(dá)端電壓被拉低易導(dǎo)致堵轉(zhuǎn)，甚至造成馬達(dá)損壞；
三、在無線電能傳輸系統(tǒng)中，副邊電路拾取電壓大小與負(fù)載功率大小成反比關(guān)系，即負(fù)載功率越大，副邊電路拾取電壓越小，反之則副邊電路拾取電壓越大。當(dāng)電器負(fù)載功率瞬時(shí)增大或波動(dòng)較大時(shí)，馬達(dá)端電壓不足以維持馬達(dá)的正常轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象的產(chǎn)生，使產(chǎn)品無法正常工作。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)用于無線電能傳輸系統(tǒng)的浪涌抑制方法，解決如上述馬達(dá)啟動(dòng)產(chǎn)生的浪涌電流及馬達(dá)堵轉(zhuǎn)問題。其具體的技術(shù)方案如下:
無線電能傳輸系統(tǒng)浪涌抑制電路，包括副邊諧振網(wǎng)絡(luò)、整流電路、馬達(dá)，其特征在于:整流電路與馬達(dá)中間設(shè)置有控制電路、采樣電路與儲(chǔ)能元件；所述采樣電路并聯(lián)設(shè)置于儲(chǔ)能元件的兩端，用于對(duì)儲(chǔ)能元件的電信號(hào)進(jìn)行采樣，并輸出至控制電路；儲(chǔ)能元件與馬達(dá)并聯(lián)設(shè)置；在儲(chǔ)能元件與馬達(dá)之間、副邊諧振網(wǎng)絡(luò)與馬達(dá)的連接支路上設(shè)置開關(guān)；所述開關(guān)與控制電路連接，由控制電路控制其開合。
[0004]作為改進(jìn)，所述儲(chǔ)能元件為電解電容。
[0005]進(jìn)一步地，所述開關(guān)為MOS管。
[0006]無線電能傳輸系統(tǒng)浪涌抑制方法，包括以下步驟:
A:設(shè)置儲(chǔ)能元件端電壓的閾值，低閾值記為UL,高閾值記為UH ；
B:閉合開關(guān)，電路進(jìn)行工作；
C:采樣電路連續(xù)采樣儲(chǔ)能元件的電壓信號(hào)UC，并輸出至控制電路；
D:控制電路對(duì)UC與UL進(jìn)行比較，當(dāng)UC小于閾值電壓UL時(shí)，控制電路控制開關(guān)將馬達(dá)斷開，此時(shí)副邊諧振網(wǎng)絡(luò)對(duì)儲(chǔ)能元件開始充電；當(dāng)充電至儲(chǔ)能元件端電壓UC大于或等于閾值電壓UH時(shí)，控制電路控制開關(guān)將馬達(dá)接入副邊電路，此時(shí)由副邊諧振網(wǎng)絡(luò)與儲(chǔ)能元件一同向馬達(dá)供給能量，維持馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)；
E:當(dāng)儲(chǔ)能元件放電至其端電壓UC小于閾值電壓UL時(shí)，開關(guān)再將馬達(dá)斷開，儲(chǔ)能元件再次被充電，
F:重復(fù)步驟C至E，儲(chǔ)能元件循環(huán)充放電，直到儲(chǔ)能元件端電壓UC大于UL并趨于穩(wěn)定。
[0007]進(jìn)一步地，在步驟A中，在進(jìn)行UH與UL設(shè)置時(shí)，具有以下條件:
(1)UH>UL，且UL應(yīng)大于馬達(dá)的啟動(dòng)電壓；
(2)控制電路在(UL，UH)電壓區(qū)間內(nèi)能夠正常工作。
[0008]本發(fā)明提供的無線電能傳輸系統(tǒng)浪涌抑制電路及方法，具有以下優(yōu)點(diǎn):
第一:在無線電能系統(tǒng)副邊電路引入電壓反饋控制電路，采用儲(chǔ)能元件放電的方式對(duì)馬達(dá)端電壓進(jìn)行補(bǔ)償，解決堵轉(zhuǎn)問題，在負(fù)載功率突然增大或出現(xiàn)波動(dòng)的情況下，維持馬達(dá)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，提高了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性；
第二:低閾值記為UL、高閾值記為UH的設(shè)置及設(shè)計(jì)控制算法的設(shè)計(jì)既保證了儲(chǔ)能元件充放電的正常進(jìn)行，又實(shí)現(xiàn)對(duì)馬達(dá)電壓進(jìn)行連續(xù)補(bǔ)償，直至其端電壓高于UL并趨于穩(wěn)定。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明無線電能傳輸系統(tǒng)浪涌抑制電路框圖；
圖2為本發(fā)明無線電能傳輸系統(tǒng)浪涌抑制電路控制流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖及本發(fā)明的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的無線電能傳輸系統(tǒng)浪涌抑制電路及方法作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0011]從圖1可以看出，其為基于無線電能傳輸技術(shù)的馬達(dá)類電器的副邊電路部分，包括副邊諧振網(wǎng)絡(luò)、整流電路、采樣電路、控制電路、開關(guān)、儲(chǔ)能元件及馬達(dá)等部分。其中儲(chǔ)能元件優(yōu)選為大容量電解電容，開關(guān)優(yōu)選為MOS管。副邊諧振網(wǎng)絡(luò)從無線電能傳輸系統(tǒng)的原邊電路以電磁形式拾取高頻交流電能，經(jīng)整流電路及儲(chǔ)能元件后變?yōu)槠交绷麟娔芄┙o馬達(dá)。采樣電路采樣儲(chǔ)能元件上的電信號(hào)，此采樣信號(hào)為電壓信號(hào)。經(jīng)過控制電路的處理，控制開關(guān)的閉合和斷開，由此控制馬達(dá)的接入和斷開及儲(chǔ)能元件的充放電。當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，馬達(dá)從副邊電路中斷開，副邊電路負(fù)載變小，副邊諧振網(wǎng)絡(luò)對(duì)儲(chǔ)能元件進(jìn)行充電。當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，馬達(dá)接入副邊電路，此時(shí)副邊諧振網(wǎng)絡(luò)和儲(chǔ)能元件一同向馬達(dá)供給電能，維持馬達(dá)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0012]下面結(jié)合圖2對(duì)本發(fā)明無線電能傳輸系統(tǒng)浪涌抑制電路控制流程作進(jìn)一步說明，從圖2中可以看出，采樣電路采樣的儲(chǔ)能元件端電壓UC小于閾值電壓UL時(shí)，開關(guān)將馬達(dá)斷開，此時(shí)副邊諧振網(wǎng)絡(luò)對(duì)儲(chǔ)能元件開始充電。當(dāng)充電至儲(chǔ)能元件端電壓UC大于或等于閾值電壓UH時(shí)，開關(guān)將馬達(dá)接入副邊電路，此時(shí)由副邊諧振網(wǎng)絡(luò)與儲(chǔ)能元件一同向馬達(dá)供給能量，維持馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)儲(chǔ)能元件放電至其端電壓UC小于閾值電壓UL時(shí)，開關(guān)再將馬達(dá)斷開，儲(chǔ)能元件再次被充電，馬達(dá)此時(shí)由于慣性進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。由此使儲(chǔ)能元件循環(huán)充放電，直到儲(chǔ)能兀件〗而電壓UC大于UL并趨于穩(wěn)定。
[0013]閾值電壓UH和UL的選取應(yīng)注意:
(1)UH>UL，且UL應(yīng)大于馬達(dá)的啟動(dòng)電壓； (2)控制電路在(UL，UH)電壓區(qū)間內(nèi)能夠正常工作；
(3)根據(jù)充放電時(shí)間來選取儲(chǔ)能元件。充放電時(shí)間過長(zhǎng)馬達(dá)會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的卡頓現(xiàn)象，充放電時(shí)間過短，儲(chǔ)能元件不能提供足夠能量維持馬達(dá)正常運(yùn)行。以選取電解電容作為儲(chǔ)能元件為例，可根據(jù)公式估算電解電容的充電時(shí)間:t=R*C*ln[ (U-UL)/(U-UH)]，其中，R為開關(guān)斷開后電路的等效電阻，C為電解電容容量，U為開關(guān)斷開后電路穩(wěn)定狀態(tài)下電解電容最終充電電壓。通過實(shí)驗(yàn)方法最終確定理想的電壓閾值UH和UL。
【權(quán)利要求】
1.無線電能傳輸系統(tǒng)浪涌抑制電路，包括副邊諧振網(wǎng)絡(luò)、整流電路、馬達(dá)，其特征在于:整流電路與馬達(dá)中間設(shè)置有控制電路、采樣電路與儲(chǔ)能元件；所述采樣電路并聯(lián)設(shè)置于儲(chǔ)能元件的兩端，用于對(duì)儲(chǔ)能元件的電信號(hào)進(jìn)行采樣，并輸出至控制電路；儲(chǔ)能元件與馬達(dá)并聯(lián)設(shè)置；在儲(chǔ)能元件與馬達(dá)之間、副邊諧振網(wǎng)絡(luò)與馬達(dá)的連接支路上設(shè)置開關(guān)；所述開關(guān)與控制電路連接，由控制電路控制其開合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線電能傳輸系統(tǒng)浪涌抑制電路，其特征在于:所述儲(chǔ)能元件為電解電容。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線電能傳輸系統(tǒng)浪涌抑制電路，其特征在于:所述開關(guān)為MOS 管。
4.無線電能傳輸系統(tǒng)浪涌抑制方法，其特征在于:包括以下步驟: A:設(shè)置儲(chǔ)能元件端電壓的閾值，低閾值記為UL,高閾值記為UH ； B:閉合開關(guān)，電路進(jìn)行工作； C:采樣電路連續(xù)采樣儲(chǔ)能元件的電壓信號(hào)UC，并輸出至控制電路； D:控制電路對(duì)UC與UL進(jìn)行比較，當(dāng)UC小于閾值電壓UL時(shí)，控制電路控制開關(guān)將馬達(dá)斷開，此時(shí)副邊諧振網(wǎng)絡(luò)對(duì)儲(chǔ)能元件開始充電；當(dāng)充電至儲(chǔ)能元件端電壓UC大于或等于閾值電壓UH時(shí)，控制電路控制開關(guān)將馬達(dá)接入副邊電路，此時(shí)由副邊諧振網(wǎng)絡(luò)與儲(chǔ)能元件一同向馬達(dá)供給能量，維持馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)； E:當(dāng)儲(chǔ)能元件放電至其端電壓UC小于閾值電壓UL時(shí)，開關(guān)再將馬達(dá)斷開，儲(chǔ)能元件再次被充電， F:重復(fù)步驟C至E，儲(chǔ)能元件循環(huán)充放電，直到儲(chǔ)能元件端電壓UC大于UL并趨于穩(wěn)定。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無線電能傳輸系統(tǒng)浪涌抑制方法，其特征在于:步驟A中，在進(jìn)行UH與UL設(shè)置時(shí)，具有以下條件: (1)UH>UL，且UL應(yīng)大于馬達(dá)的啟動(dòng)電壓； (2)控制電路在(UL，UH)電壓區(qū)間內(nèi)能夠正常工作。
【文檔編號(hào)】H02H9/04GK104242287SQ201410477136
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月18日
【發(fā)明者】婁兵兵, 龍海岸, 孫偉 申請(qǐng)人:青島眾海匯智能源科技有限責(zé)任公司