本發(fā)明涉及充電供電技術領域，具體涉及一種逆變電路的控制方法和電能變換裝置。

背景技術：

隨著無線技術的發(fā)展，無線電能傳輸是一種新型的電能傳輸方式。所謂無線電能傳輸，即在沒有電纜的情況下，靠電磁場或其他的物質進行耦合，實現(xiàn)電能的無線傳輸。無線充電利用物理學的“共振”原理——兩個振動頻率相同的物體能高效傳輸能量。無線傳輸電能包括：耦合電感式、電磁諧振式和光耦合這三種常見的無線充電方式，其中電磁諧振式能達到比較高的效率，被廣泛地應用到無線充電產業(yè)的各個領域。

現(xiàn)有技術中的一種無線充電電路，包括：諧振電感的一次側電路、諧振電感的二次側電路和控制電路；其中諧振電感的一次側電路包括：第一二極管全橋整流電路、高頻逆變電路、諧振電感的初次側諧振電路；諧振電感的二次側電路包括：諧振電感的二次側諧振電路、電子電容電路、第二二極管全橋整流電路、充電電池；控制電路包括：第一電壓傳感器、第二電壓傳感器、AD轉換模塊電路、DSP控制電路和PWM驅動電路；輸入電源AC通過第一二極管全橋整流電路產生直流電壓，再經(jīng)過高頻逆變電路產生高頻交流電壓，通過諧振電感的初次側，將能量傳輸?shù)街C振電感的二次側，接著經(jīng)過電子電容電路追蹤諧振頻率，最后經(jīng)過第二二極管全橋整流電路來給電池充電；控制電路通過第一電壓傳感器和第二電壓傳感器采樣電壓作為輸入，控制電路輸出的八路驅動信號控制開關管的動作達到最高的充電效率。

上述無線充電電路功能單一，只能實現(xiàn)無線充電功能，不能充分利用該電路以實現(xiàn)更多的功能。

技術實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明要解決的技術問題在于現(xiàn)有技術中的無線充電電路功能單一，只能實現(xiàn)無線充電功能。

為此，本發(fā)明實施例提供了如下技術方案：

一種逆變電路的控制方法，包括以下步驟：接收功能選擇信號；根據(jù)功能選擇信號確定逆變電路所需執(zhí)行的功能，所需執(zhí)行的功能包括無線輸電和變頻；當確定逆變電路所需執(zhí)行的功能為無線輸電時，接收第一需求頻率信號；根據(jù)第一需求頻率信號生成第一控制信號，第一控制信號用于控制逆變電路輸出第一交流電，第一交流電的頻率為第一需求頻率，第一需求頻率是預設的固定頻率。

可選地，該控制方法還包括：當確定逆變電路所需執(zhí)行的功能為變頻時，接收第二需求頻率信號；根據(jù)第二需求頻率信號生成第二控制信號，第二控制信號用于控制逆變電路輸出第二交流電，第二交流電的頻率為第二需求頻率，第二需求頻率是按照預設規(guī)律變化的頻率。

可選地，該方法還包括：

獲取第一交流電的實際頻率；獲取第一交流電的實際頻率與第一需求頻率的第一差值；根據(jù)第一差值調整第一控制信號。

可選地，該控制方法還包括：獲取第二交流電的實際頻率；獲取第二交流電的實際頻率與第二需求頻率的第二差值；根據(jù)第二差值調整第二控制信號。

一種電能變換裝置，包括：逆變電路；驅動電路，用于控制逆變電路中的開關晶體管的導通或截止；處理器，用于上述任一種逆變電路的控制方法向驅動電路發(fā)送控制信號。

可選地，逆變電路為三相橋式逆變電路，第一控制信號用于控制其中的兩相橋臂工作以輸出單相的第一交流電，第二控制信號控制三相橋式逆變電路工作以輸出三相的第二交流電。

可選地，該裝置還包括：無線電能發(fā)送電路，與逆變電路連接，用于接收第一交流電并以無線方式輸出；和無線電能接收電路，用于以無線方式接收無線電能發(fā)送電路輸出的交流電。

可選地，該裝置還包括第一檢測電路，用于檢測逆變電路輸出的第二交流電的信號參數(shù)，處理器根據(jù)第二交流電的信號參數(shù)調整第二控制信號。

可選地，該裝置還包括第二檢測電路，用于檢測無線電能發(fā)送電路的電流和電壓，處理器根據(jù)無線電能發(fā)送電路的電流和電壓調整第一控制信號。

可選地，該裝置還包括軟啟動電路，軟啟動電路包括并聯(lián)的電阻和可控開關，軟啟動電路與逆變電路的輸入端串聯(lián)，可控開關的控制信號根據(jù)逆變電路的輸入電壓獲得。

可選地，該裝置還包括第一整流電路，第一整流電路用于將交流電網(wǎng)的交流電轉換為直流電，第一整流電路的輸出端與逆變電路的輸入端連接。

本發(fā)明技術方案，具有如下優(yōu)點：

1.本發(fā)明實施例提供的逆變電路的控制方法，可以控制逆變電路處于不同的工作模式以實現(xiàn)不同的功能，從而實現(xiàn)了逆變電路的功能復用。當逆變電路被切換為無線輸電功能時，首先需獲取無線輸電所需的交流電頻率，也即第一需求頻率，然后根據(jù)該第一需求頻率來生成相應的第一控制信號，最后根據(jù)第一控制信號來控制逆變電路中的開關晶體管動作頻率，從而使得逆變電路輸出的交流電的頻率與第一需求頻率相一致，進而實現(xiàn)高效率的無線輸電功能。

2.本發(fā)明實施例提供的逆變電路的控制方法，可以控制逆變電路處于不同的工作模式以實現(xiàn)不同的功能，從而實現(xiàn)了逆變電路的功能復用。當逆變電路被切換為變頻功能時，首先獲取所需的交流電頻率，也即第二需求頻率，該第二需求頻率是根據(jù)負載的需要而實時變化的，然后根據(jù)該第二需求頻率來生成相應的第二控制信號，最后根據(jù)第二控制信號來控制逆變電路中的開關晶體管動作頻率，從而使得逆變電路輸出的交流電的頻率與第二需求頻率相一致，進而實現(xiàn)變頻功能。

3.本發(fā)明實施例提供的電能變換裝置，與上述逆變電路的控制方法相結合，可以實現(xiàn)無線輸電和變頻器兩種功能，且該兩種功能可以通過撥碼開關很方便地切換。從而解決了無線輸電裝置或變頻器功能單一、電路不能被充分利用的問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明具體實施方式或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例1中一種逆變電路的控制方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明實施例1中另一種逆變電路的控制方法的流程圖；

圖3為本發(fā)明實施例2中電能變換裝置的原理圖；

圖4為本發(fā)明實施例2中電能變換裝置的部分電路圖；

圖5為本發(fā)明實施例2中無線電能接收電路的電路圖；

圖6為本發(fā)明實施例2中另一種電能變換裝置的電路原理圖。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發(fā)明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

此外，下面所描述的本發(fā)明不同實施方式中所涉及的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互結合。

實施例1

如圖1所示，本實施例提供了一種逆變電路的控制方法，包括以下步驟：

S1：接收功能選擇信號，該功能選擇信號可由撥碼開關設置，撥碼開關的操作便捷且成本低。

S2：根據(jù)功能選擇信號確定逆變電路所需執(zhí)行的功能，所需執(zhí)行的功能包括無線輸電和變頻，也即逆變電路有兩種工作模式，該兩種工作模式是由撥碼開關來切換的。

S3：當確定逆變電路所需執(zhí)行的功能為無線輸電時，接收第一需求頻率信號。

S4：根據(jù)第一需求頻率信號生成第一控制信號，該第一控制信號用于控制逆變電路輸出第一交流電，第一交流電的頻率為第一需求頻率，第一需求頻率是預設的固定頻率，其是無線輸電模式下所需的頻率，與無線輸電電路(諧振電路)的工作頻率相對應(一致)，以提高輸電效率。

本實施例提供的逆變電路的控制方法，可以控制逆變電路處于不同的工作模式以實現(xiàn)不同的功能，從而實現(xiàn)了逆變電路的功能復用。當逆變電路被切換為無線輸電功能時，首先需獲取無線輸電所需的交流電頻率，也即第一需求頻率，然后根據(jù)該第一需求頻率來生成相應的第一控制信號，最后根據(jù)第一控制信號來控制逆變電路中的開關晶體管動作頻率，從而使得逆變電路輸出的交流電的頻率與第一需求頻率相一致，進而實現(xiàn)高效率的無線輸電功能。

作為其他可選的實施方式，如圖2所示，該方法還包括以下步驟：

S5：當確定逆變電路所需執(zhí)行的功能為變頻時，接收第二需求頻率信號；

S6：根據(jù)第二需求頻率信號生成第二控制信號，第二控制信號用于控制逆變電路輸出第二交流電，第二交流電的頻率為第二需求頻率，第二需求頻率是按照預設規(guī)律變化的頻率。

本實施例提供的逆變電路的控制方法，可以控制逆變電路處于不同的工作模式以實現(xiàn)不同的功能，從而實現(xiàn)了逆變電路的功能復用。當逆變電路被切換為變頻功能時，首先獲取所需的交流電頻率，也即第二需求頻率，該第二需求頻率是根據(jù)負載的需要而實時變化的，然后根據(jù)該第二需求頻率來生成相應的第二控制信號，最后根據(jù)第二控制信號來控制逆變電路中的開關晶體管動作頻率，從而使得逆變電路輸出的交流電的頻率與第二需求頻率相一致，進而實現(xiàn)變頻功能。

作為其中一種可選的實施方式，該方法還包括以下步驟：

首先，獲取第一交流電的實際頻率，該第一交流電的實際頻率可以通過檢測獲?。?/p>

然后，獲取第一交流電的實際頻率與第一需求頻率的第一差值；

最后，根據(jù)第一差值調整第一控制信號。

本實施例提供的逆變電路的控制方法，當其控制逆變電路處于無線輸電工作模式時，需要檢測逆變電路輸出的第一交流電的實際頻率，然后將其與第一需求頻率進行比較并獲取差值，最后根據(jù)該差值調整第一控制信號，從而實現(xiàn)了反饋控制，提高了逆變電路輸出交流電頻率的準確性和穩(wěn)定性，進而保證了電能傳輸?shù)母咝浴?/p>

作為本申請的另一種可選實施方式，該方法還包括以下步驟：

首先，獲取第二交流電的實際頻率；

然后，獲取第二交流電的實際頻率與第二需求頻率的第二差值；

最后，根據(jù)第二差值調整第二控制信號。

本實施例提供的逆變電路的控制方法，當其控制逆變電路處于變頻工作模式時，需要檢測逆變電路輸出的第二交流電的實際頻率，然后將其與第二需求頻率進行比較并獲取差值，最后根據(jù)該差值調整第二控制信號，從而實現(xiàn)了反饋控制，以使得逆變電路輸出交流電的頻率能隨著需求頻率的變化而準確地調整。

實施例2

如圖3所示，本施例提供一種電能變換裝置，包括：

逆變電路；

驅動電路，用于控制逆變電路中的開關晶體管的導通或截止，該開關晶體管具體可以IGBT管，該驅動電路具體選用隔離驅動電路以保證電路安全；

處理器，用于根據(jù)上述實施例1所提供的逆變電路的控制方法向驅動電路發(fā)送控制信號。當處理器根據(jù)撥碼開關的位置確定用戶當前選擇逆變電路處于無線輸電模式時，即根據(jù)接收的第一需求頻率信號輸出第一控制信號，驅動電路根據(jù)第一控制信號控制逆變電路中的開關晶體管按一定時間間隔導通或截止，從而逆變電路可以輸出頻率為第一需求頻率的第一交流電。該第一需求頻率是根據(jù)無線輸電電路的參數(shù)特征來確定的，以保證電能傳輸?shù)男首畲蟆Ｒ虼?，針對特定的無線輸電電路，其對應的第一需求頻率是固定不變的。當處理器根據(jù)撥碼開關的位置確定用戶當前選擇逆變電路處于變頻器模式時，即根據(jù)接收的第二需求頻率信號輸出第二控制信號，驅動電路根據(jù)第一控制信號控制逆變電路中的開關晶體管按一定的時間間隔導通或截止，從而逆變電路可以輸出頻率為第二需求頻率的第二交流電。該第二需求頻率是根據(jù)負載的需要來確定的，且該第二需求頻率是隨著時間變化而變化的。該處理器具體可以是數(shù)字信號處理器(DSP芯片)，DSP芯片資源豐富并集成了各類接口，可以直接通過編寫程序進行范圍控制。

本實施例提供的電能變換裝置，與上述實施例1所提供的逆變電路的控制方法相結合，可以實現(xiàn)無線輸電和變頻器兩種功能，且該兩種功能可以通過操作便捷且成本低的撥碼開關很方便地切換。從而解決了無線輸電裝置或變頻器功能單一、電路不能被充分利用的問題。

如圖3和4所示，作為其中一種可選的實施方式，逆變電路為三相橋式逆變電路，第一控制信號用于控制其中的兩相橋臂工作以輸出單相的第一交流電，第二控制信號控制三相橋式逆變電路工作以輸出三相的第二交流電。也即當作為無線輸電裝置時利用兩相半橋功率器件拓撲結構作為逆變器，當作為變頻器時利用整個三相橋式逆變電路。具體地，該逆變電路包括Q1-Q6六個開關晶體管，其中開關晶體管Q1的第一端與開關晶體管Q2的第一端連接、開關晶體管Q3的第一端與開關晶體管Q4的第一端連接、開關晶體管Q5的第一端與開關晶體管Q6的第一端連接，開關晶體管Q1的第二端、開關晶體管Q3的第二端和開關晶體管Q5的第二端相互連接，開關晶體管Q2的第二端、開關晶體管Q4的第二端和開關晶體管Q6的第二端相互連接。當該電能變換裝置處于無線輸電模式時，處理器輸出第一控制信號分別控制與開關晶體管Q1-Q4連接的驅動電路，以控制開關晶體管Q1-Q4按照一定間隔通斷，從而輸出單相的第一交流電。當該電能變換裝置處于變頻器模式時，處理器輸出第二控制信號分別控制與開關晶體管Q1-Q6連接的驅動電路，以控制開關晶體管Q1-Q6按照一定間隔通斷，從而輸出三相的第二交流電。

具體地，該電能變換裝置還包括：無線電能發(fā)送電路和無線電能接收電路；

如圖4所示，無線電能發(fā)送電路，與逆變電路連接，用于接收第一交流電并以無線方式輸出，該無線電能發(fā)送電路包括第一諧振電路，具體地，第一諧振電路包括串聯(lián)的電感L1和電容C2，電感L1的另一端與開關晶體管Q1和Q2的連接處連接，電容C2的另一端與開關晶體管Q3和Q4的連接處連接；

如圖5所示，無線電能接收電路，用于以無線方式接收無線電能發(fā)送電路輸出的交流電，該無線電能接收電路包括與第一諧振電路相配合的第二諧振電路，以接收第一諧振電路輸出的電磁能量并轉化為高頻交流電。具體地，第二諧振電路包括串聯(lián)的電容C3和電感L2，電感L2的另一端和電容C3的另一端分別作為第二諧振電路的輸出端。

本實施例提供的電能變換裝置，當其處于無線輸電模式時，無線電能發(fā)送電路和無線電能接收電路是其必不可少的電路組成部分。本實施例利用諧振電路通過電磁耦合作用來實現(xiàn)無線電能發(fā)送電路和無線電能接收電路之間的電能傳輸功能，其電路結構簡單，傳輸效率高。

另外，如圖5所示，該裝置的無線電能接收電路還可以包括第二整流電路和DC/DC變換電路，第二整流電路用于將接收到的交流電轉換為直流電，DC/DC變換電路用于調整電壓大小，從而調節(jié)輸出功率。具體地，第二整流電路是由二極管D7-D9組成的整流橋，其輸入端與第二諧振電路的輸出端連接、其輸出端與DC/DC變換電路的輸入端連接，該DC/DC變換電路具體可以是BOOST升壓電路。該DC/DC變換電路的輸出端接負載。

作為本申請的優(yōu)先實施方式，如圖6所示，該電能變換裝置還包括第一檢測電路，用于檢測逆變電路輸出的第二交流電的信號參數(shù)，處理器根據(jù)第二交流電的信號參數(shù)調整第二控制信號。其中，第二交流電的信號參數(shù)包括電流檢測，具體可以利用三個電流霍爾傳感器分別檢測三相電流信號。

本實施例提供的電能變換裝置，利用第一檢測電路來檢測其輸出的第二交流電的信號參數(shù)，從而處理器可以根據(jù)該信號參數(shù)獲取第二交流電的實際頻率，然后將該實際頻率與第二需求頻率相比并獲取差值，再根據(jù)差值調整第二控制信號，從而實現(xiàn)反饋控制，以使得處于變頻器模式的電能變換裝置輸出的第二交流電的頻率能隨著第二需求頻率的變化而精確地調整。

當該電能變換裝置工作在變頻模式，且所接的負載為電機時，第二需求頻率是根據(jù)電機的需求轉速來確定的。此時還可以檢測電機的實際轉換，并與電機的需求轉速進行比較，根據(jù)其差值來調整控制逆變電路開關晶體管的第二控制信號。

另外，如圖6所示，為了提高無線輸電模式時電能的傳輸效率，該電能變換裝置還可以包括第二檢測電路，用于檢測無線電能發(fā)送電路的電流和電壓，處理器根據(jù)無線電能發(fā)送電路的電流和電壓調整第一控制信號。具體地，第二檢測電路用于檢測無線電能發(fā)送電路中線圈L1的電流和高頻電容C2的電壓。第二檢測電路還通過WiFi通信模塊與無線電能接收電路的處理器(控制主板)進行實時數(shù)據(jù)傳輸，從而在無線電能發(fā)送電路和無線電能接收電路之間傳遞反饋信號形成閉環(huán)反饋，以使得該裝置在無線輸電模式下可以穩(wěn)定高效地工作。

本實施例提供的電能變換裝置，利用第二檢測電路檢測無線電能發(fā)送電路的電流和電壓，從而處理器可以根據(jù)該電流和電壓獲取該裝置輸出的第一交流電的實際頻率，然后將其與第一需求頻率比較并獲取差值，最后根據(jù)該差值調整第一控制信號，從而實現(xiàn)了反饋控制。也即通過頻率跟蹤控制策略產生控制逆變電路中的開關晶體管的PWM信號。該裝置通過設置第二檢測電路提高了處于變頻器模式的電能變換裝置輸出的第一交流電頻率的準確性和穩(wěn)定性，進而保證了電能傳輸?shù)母咝?，充分利用逆變電路輸入端電壓、避免能源浪費。

作為本申請進一步優(yōu)選的具體實施方式，如圖4和6所示，該電能變換裝置還包括軟啟動電路，軟啟動電路包括并聯(lián)的電阻R和可控開關K1，軟啟動電路與逆變電路的輸入端串聯(lián)，可控開關的控制信號根據(jù)逆變電路的輸入電壓獲得。其中，逆變電路的輸入電壓具體可通過電壓采樣電路采樣獲得，并采用由運算放大器等組成的電壓調整電路進行調整。當逆變電路的輸入電壓大于設定值時，放大器組成的電壓調整電路輸出高電平控制軟啟動器吸合，即斷開可控開關K1，以保護后續(xù)電路。

本實施例提供的電能變換裝置，在逆變電路的輸入端串聯(lián)了軟啟動電路，以防止整機上電時沖擊電流過大，導致后續(xù)電路器件損壞。

作為本申請其他可替換的具體實施方式，如圖4和6所示，該電能變換裝置還包括第一整流電路，第一整流電路用于將交流電網(wǎng)的交流電轉換為直流電，第一整流電路的輸出端與逆變電路的輸入端連接。也即該裝置可以利用第一整流電路實現(xiàn)由交流電網(wǎng)供電。具體地，該第一整流電路是由二極管D1-D6組成的三相整流橋。另外，該裝置還包括濾波電容C1，濾波電容C1與第一整流電路的輸出端并聯(lián)。而該電能變換裝置中的處理器可由開關電源供電。

在該電能變換裝置處于變頻器模式下時，還可以采用RS485通訊與外顯示板或計算機進行實時數(shù)據(jù)跟蹤以便調試參數(shù)。

顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之中。