一種ipt系統(tǒng)非法負(fù)載檢測裝置及檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種IPT系統(tǒng)非法負(fù)載檢測裝置及檢測方法，該檢測裝置在副邊電路上設(shè)置開關(guān)，開關(guān)的驅(qū)動單元與副邊控制單元相連，當(dāng)系統(tǒng)啟動時，副邊控制單元向副邊輸出一定頻率的初始信號；原邊電路的電流檢測裝置檢測原邊電路中的電流并將電流檢測值傳輸給原邊控制單元，原邊控制單元將電流檢測值的頻率與初始信號的頻率進(jìn)行對比，當(dāng)電流檢測值的頻率與初始信號的頻率之差的絕對值大于閾值時，則負(fù)載RL為非法負(fù)載，原邊電路停止工作。本發(fā)明對負(fù)載識別時的負(fù)載辨識信號不通過耦合線圈傳遞，而是直接反映在原邊輸入電流上，避免了傳遞中的干擾，提高識別率。當(dāng)檢測到負(fù)載為非法負(fù)載時，系統(tǒng)停止工作，防止系統(tǒng)對非法負(fù)載加熱，避免安全事故的發(fā)生。
【專利說明】一種IPT系統(tǒng)非法負(fù)載檢測裝置及檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及IPT (Inductive Power Transfer,感應(yīng)電能傳輸)系統(tǒng)的負(fù)載識別技術(shù)，具體涉及一種簡單易行的IPT系統(tǒng)非法負(fù)載檢測裝置及檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在IPT系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)是通過磁場松耦合的方式實現(xiàn)電能無線傳輸，當(dāng)有金屬物(非法負(fù)載)放在發(fā)射線圈上時，系統(tǒng)會誤認(rèn)為是正常負(fù)載導(dǎo)致系統(tǒng)對金屬物加熱，出現(xiàn)安全事故，因此，負(fù)載識別技術(shù)顯得尤為重要。
[0003]現(xiàn)有的IPT系統(tǒng)中，負(fù)載識別方法主要是通過RFID (Radio FrequencyIdentification,射頻識別)技術(shù)來完成的,這種方法采用的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示，控制器通過RFID信號來判斷負(fù)載，當(dāng)檢測到非法負(fù)載時停止逆變器工作。具體的感應(yīng)耦合電能傳輸過程為:初級電路將工頻電整流濾波后在導(dǎo)軌線圈中產(chǎn)生高頻電流，拾取電路通過拾取機構(gòu)在導(dǎo)軌線圈附近的變化磁場中拾取能量，經(jīng)過調(diào)節(jié)器為負(fù)載供電。其中初級電路中的高頻逆變部分主要是將直流電變化為高頻交流電并提供給導(dǎo)軌線圈，以便在導(dǎo)軌線圈周圍產(chǎn)生高頻磁場。當(dāng)系統(tǒng)有異物(尤其是金屬)進(jìn)入工作范圍時，由于高頻磁場的存在必定會在金屬內(nèi)形成渦流，不僅降低了效率，而且金屬的渦流發(fā)熱將帶來巨大的安全隱患。另外，高頻磁場會對RFID信號造成干擾，有可能會導(dǎo)致誤讀誤判，降低了系統(tǒng)識別正確率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種IPT系統(tǒng)非法負(fù)載檢測裝置及檢測方法，能夠檢測到非法負(fù)載的存在，當(dāng)檢測到負(fù)載為非法負(fù)載時，系統(tǒng)停止工作，防止系統(tǒng)對非法負(fù)載加熱，避免安全事故的發(fā)生。
[0005]為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，本發(fā)明提供了一種IPT系統(tǒng)非法負(fù)載檢測裝置，包括IPT系統(tǒng)，所述IPT系統(tǒng)由原邊電路和副邊電路組成，所述原邊電路設(shè)置有全橋逆變器，所述全橋逆變器的電源端連接直流電源，輸出端分別與原邊諧振電感Lp和原邊補償電容Cp相連，其中，所述原邊諧振電感Lp和原邊補償電容Cp并聯(lián)，所述副邊電路包括副邊諧振電感Ls、副邊補償電容Cs、整流橋和負(fù)載&，所述副邊諧振電感Ls與副邊補償電容Cs并聯(lián)，所述副邊諧振電感Ls輸出的電流經(jīng)整流橋整流后傳輸給負(fù)載&，為負(fù)載&供電；在所述副邊電路上還設(shè)置有開關(guān)，所述開關(guān)串聯(lián)于整流橋向負(fù)載&供電的線路上，所述開關(guān)的一端與整流橋的一端相連，所述開關(guān)的另一端與負(fù)載&的一端相連，所述開關(guān)的驅(qū)動單元與副邊控制單元相連，當(dāng)IPT系統(tǒng)啟動時，所述副邊控制單元向所述驅(qū)動單元輸出開關(guān)信號，所述驅(qū)動單元在所述開關(guān)信號的控制下控制所述開關(guān)的導(dǎo)通與截止，當(dāng)所述開關(guān)導(dǎo)通時，所述副邊控制單元向所述副邊輸出一定頻率的初始信號；所述原邊電路包括電流檢測裝置，所述電流檢測裝置與所述直流電源串聯(lián)，所述電流檢測裝置的輸出端與原邊控制單元相連，所述原邊控制單元中預(yù)設(shè)有所述初始信號的頻率信息，當(dāng)所述副邊控制單元向所述副邊輸出初始信號時，所述電流檢測裝置檢測所述原邊電路中的電流并將所述電流檢測值傳輸給所述原邊控制單元，所述原邊控制單元將所述電流檢測值的頻率與所述初始信號的頻率進(jìn)行對比，當(dāng)所述電流檢測值的頻率與所述初始信號的頻率之差的絕對值小于或等于閾值時，則所述負(fù)載Rl為合法負(fù)載，所述副邊控制單元停止向所述副邊輸出初始信號，同時所述副邊控制單元通過驅(qū)動單元控制開關(guān)導(dǎo)通，所述原邊電路工作；當(dāng)所述電流檢測值的頻率與所述初始信號的頻率之差的絕對值大于閾值時，則所述負(fù)載&為非法負(fù)載，所述原邊電路停止工作。
[0006]本發(fā)明的IPT系統(tǒng)非法負(fù)載檢測裝置將副邊的負(fù)載識別信號調(diào)制到原邊電網(wǎng)輸入電流上，在原邊對信號解調(diào)后，實現(xiàn)負(fù)載識別。對負(fù)載識別時的負(fù)載辨識信號不通過耦合線圈傳遞，而是直接反映在原邊輸入電流上，避免了傳遞中的干擾，提高識別率。當(dāng)檢測到負(fù)載為非法負(fù)載時，系統(tǒng)停止工作，防止系統(tǒng)對非法負(fù)載加熱，避免安全事故的發(fā)生。
[0007]在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施例中，所述副邊電路還包括濾波電路，所述濾波電路包括濾波電容Cf和濾波電感Lf，所述濾波電容Cf與所述負(fù)載&并聯(lián)，所述濾波電感Lf串聯(lián)于所述整流橋向所述負(fù)載&的供電線路上。通過濾波電路，使負(fù)載輸入的電流頻率純凈。
[0008]為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，本發(fā)明提供了一種IPT系統(tǒng)非法負(fù)載檢測方法，包括如下步驟:
[0009]S1:副邊控制單元向驅(qū)動單元輸出開關(guān)信號，所述驅(qū)動單元在所述開關(guān)信號的控制下控制所述開關(guān)導(dǎo)通，所述副邊控制單元向所述副邊輸出一定頻率的初始信號；
[0010]S2:電流檢測裝置檢測原邊電路中的電流并將所述電流檢測值傳輸給原邊控制單元，所述原邊控制單元將所述電流檢測值的頻率與所述初始信號的頻率進(jìn)行對比，當(dāng)所述電流檢測值的頻率與所述初始信號的頻率之差的絕對值小于或等于閾值時，則所述負(fù)載&為合法負(fù)載，所述副邊控制單元停止向所述副邊輸出初始信號，同時所述副邊控制單元通過驅(qū)動單元控制開關(guān)導(dǎo)通，所述原邊電路工作；當(dāng)所述電流檢測值的頻率與所述初始信號的頻率之差的絕對值大于閾值時，則所述負(fù)載&為非法負(fù)載，所述原邊電路停止工作。
[0011]本發(fā)明的IPT系統(tǒng)非法負(fù)載檢測方法將副邊的負(fù)載識別信號調(diào)制到原邊電網(wǎng)輸入電流上，在原邊對信號解調(diào)后，實現(xiàn)負(fù)載識別。使用這種方法，負(fù)載辨識信號不通過耦合線圈傳遞，而是直接反映在原邊輸入電流上，避免了傳遞中的干擾，提高識別率。當(dāng)檢測到負(fù)載為非法負(fù)載時，系統(tǒng)停止工作，防止系統(tǒng)對非法負(fù)載加熱，避免安全事故的發(fā)生
[0012]在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施例中，所述副邊控制單元向所述副邊輸出的初始信號的頻率為IHZ。避免檢測失誤。
[0013]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0015]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中RFID負(fù)載識別方法原理圖；
[0016]圖2是本發(fā)明一種優(yōu)選實施方式中IPT系統(tǒng)非法負(fù)載檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3是本發(fā)明IPT系統(tǒng)非法負(fù)載檢測方法的流程圖?！揪唧w實施方式】
[0018]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0019]在本發(fā)明的描述中，除非另有規(guī)定和限定，需要說明的是，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是機械連接或電連接，也可以是兩個元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語的具體含義。
[0020]本發(fā)明提供了一種IPT系統(tǒng)非法負(fù)載檢測裝置，如圖2所示，其包括IPT系統(tǒng)，該IPT系統(tǒng)由原邊電路和副邊電路組成，其中，原邊電路設(shè)置有全橋逆變器，在本實施方式中，該全橋逆變器包括兩個橋臂，每個橋臂上串聯(lián)有2個開關(guān)，兩個橋臂的4個開關(guān)依次導(dǎo)通或截止，在原邊電路上生成能量注入信號，全橋逆變器的電源端連接直流電源Vdc，輸出端分別與原邊諧振電感Lp和原邊補償電容Cp相連，其中，原邊諧振電感Lp和原邊補償電容Cp并聯(lián)。
[0021]副邊電路包括副邊諧振電感Ls、副邊補償電容Cs、整流橋和負(fù)載&，其中，副邊諧振電感Ls與副邊補償電容Cs并聯(lián)，副邊諧振電感Ls輸出的電流經(jīng)整流橋整流后傳輸給負(fù)載&，為負(fù)載&供電。在副邊電路上還設(shè)置有開關(guān)，該開關(guān)串聯(lián)于整流橋向負(fù)載&供電的線路上，開關(guān)的一端與整流橋的一端相連，開關(guān)的另一端與負(fù)載Rli的一端相連，開關(guān)的驅(qū)動單元與副邊控制單元相連，當(dāng)IPT系統(tǒng)啟動時，副邊控制單元向驅(qū)動單元輸出開關(guān)信號，驅(qū)動單元在開關(guān)信號的控制下控制開關(guān)的導(dǎo)通與截止，當(dāng)開關(guān)導(dǎo)通時，副邊控制單元向副邊輸出一定頻率的初始信號，該初始信號的頻率是設(shè)定已知值，在本實施方式中，初始信號優(yōu)選為一定頻率的方波信號。
[0022]原邊電路包括電流檢測裝置，電流檢測裝置與直流電源Vdc串聯(lián)，電流檢測裝置的輸出端與原邊控制單元相連，該原邊控制單元中預(yù)設(shè)有初始信號的頻率信息，當(dāng)副邊控制單元向副邊輸出初始信號時，初始信號會調(diào)制到原邊輸入電流上，電流檢測裝置檢測原邊電路中的電流并將電流檢測值傳輸給原邊控制單元，原邊控制單元將電流檢測值的頻率與初始信號的頻率進(jìn)行對比，當(dāng)電流檢測值的頻率與初始信號的頻率之差的絕對值小于或等于閾值時，則負(fù)載&為合法負(fù)載，副邊控制單元停止向副邊輸出初始信號，同時副邊控制單元通過驅(qū)動單元控制開關(guān)導(dǎo)通，原邊電路開始工作。當(dāng)電流檢測值的頻率與初始信號的頻率之差的絕對值大于閾值時，則負(fù)載&為非法負(fù)載，原邊電路停止工作。
[0023]在本實施方式中，電流檢測裝置優(yōu)選采用電流表或串聯(lián)電阻檢測技術(shù)，用于檢測原邊電流Idc。
[0024]在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施例中，副邊電路還包括濾波電路，該濾波電路包括濾波電容Cf和濾波電感Lf，其中，濾波電容Cf與負(fù)載&并聯(lián)，濾波電感Lf串聯(lián)于整流橋向負(fù)載&的供電線路上。通過濾波電路，使負(fù)載輸入的電流平滑。
[0025]在本實施方式中，直流電源Vdc還與電感Ldc串聯(lián)，為防止檢測發(fā)生失誤，副邊控制單元向副邊輸出的初始信號的頻率要稍低，優(yōu)選為1HZ。
[0026]本發(fā)明的IPT系統(tǒng)非法負(fù)載檢測裝置將副邊的負(fù)載識別信號調(diào)制到原邊電網(wǎng)輸入電流上，在原邊對信號解調(diào)后，實現(xiàn)負(fù)載識別。對負(fù)載識別時的負(fù)載辨識信號不通過耦合線圈傳遞，而是直接反映在原邊輸入電流上，避免了傳遞中的干擾，提高識別率。當(dāng)檢測到負(fù)載為非法負(fù)載時，系統(tǒng)停止工作，防止系統(tǒng)對非法負(fù)載加熱，避免安全事故的發(fā)生。
[0027]本發(fā)明還提供了一種IPT系統(tǒng)非法負(fù)載檢測方法，如圖3所示，包括如下步驟:
[0028]S1:副邊控制單元向驅(qū)動單元輸出開關(guān)信號，驅(qū)動單元在開關(guān)信號的控制下控制開關(guān)導(dǎo)通，副邊控制單元向副邊輸出一定頻率的初始信號；
[0029]S2:電流檢測裝置檢測原邊電路中的電流并將電流檢測值傳輸給原邊控制單元，原邊控制單元將電流檢測值的頻率與所述初始信號的頻率進(jìn)行對比，當(dāng)電流檢測值的頻率與初始信號的頻率之差的絕對值小于或等于閾值時，則負(fù)載&為合法負(fù)載，副邊控制單元停止向副邊輸出初始信號，同時副邊控制單元通過驅(qū)動單元控制開關(guān)導(dǎo)通，原邊電路開始工作，進(jìn)入功率傳輸階段；當(dāng)電流檢測值的頻率與初始信號的頻率之差的絕對值大于閾值時，則負(fù)載&為非法負(fù)載，原邊電路停止工作。在本實施方式中，閾值優(yōu)選為初始信號頻率的10%，即當(dāng)I電流檢測值的頻率一初始信號的頻率I >初始信號的頻率X10%時，負(fù)載&為非法負(fù)載。
[0030]在本實施方式中，對原邊電流的頻率檢測可以采用本領(lǐng)域中通用的檢測方法進(jìn)行，在此不作贅述。
[0031]在本實施方式中，在原邊電路上還具有與直流電源Vdc串聯(lián)的主繼電器(圖中沒有示出)，該主繼電器與原邊控制單元相連，通過原邊控制單元控制通斷，當(dāng)檢測到負(fù)載&為非法負(fù)載，原邊控制單元控制主繼電器斷開，原邊停止工作。
[0032]本發(fā)明的IPT系統(tǒng)非法負(fù)載檢測方法將副邊的負(fù)載識別信號調(diào)制到原邊電網(wǎng)輸入電流上，在原邊對信號解調(diào)后，實現(xiàn)負(fù)載識別。使用這種方法，負(fù)載辨識信號不通過耦合線圈傳遞，而是直接反映在原邊輸入電流上，避免了傳遞中的干擾，提高識別率。當(dāng)檢測到負(fù)載為非法負(fù)載時，系統(tǒng)停止工作，防止系統(tǒng)對非法負(fù)載加熱，避免安全事故的發(fā)生。
[0033]在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0034]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解:在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
【權(quán)利要求】
1.一種IPT系統(tǒng)非法負(fù)載檢測裝置，包括IPT系統(tǒng)，所述IPT系統(tǒng)由原邊電路和副邊電路組成，所述原邊電路設(shè)置有全橋逆變器，所述全橋逆變器的電源端連接直流電源，輸出端分別與原邊諧振電感Lp和原邊補償電容Cp相連，其中，所述原邊諧振電感Lp和原邊補償電容Cp并聯(lián)，所述副邊電路包括副邊諧振電感Ls、副邊補償電容Cs、整流橋和負(fù)載&，所述副邊諧振電感Ls與副邊補償電容Cs并聯(lián)，所述副邊諧振電感Ls輸出的電流經(jīng)整流橋整流后傳輸給負(fù)載Rl，為負(fù)載Rl供電； 其特征在于:在所述副邊電路上還設(shè)置有開關(guān)，所述開關(guān)串聯(lián)于整流橋向負(fù)載&供電的線路上，所述開關(guān)的一端與整流橋的一端相連，所述開關(guān)的另一端與負(fù)載&的一端相連，所述開關(guān)的驅(qū)動單元與副邊控制單元相連，當(dāng)所述IPT系統(tǒng)啟動時，所述副邊控制單元向所述驅(qū)動單元輸出開關(guān)信號，所述驅(qū)動單元在所述開關(guān)信號的控制下控制所述開關(guān)的導(dǎo)通與截止，當(dāng)所述開關(guān)導(dǎo)通時，所述副邊控制單元向所述副邊輸出一定頻率的初始信號； 所述原邊電路包括電流檢測裝置，所述電流檢測裝置與所述直流電源串聯(lián)，所述電流檢測裝置的輸出端與原邊控制單元相連，所述原邊控制單元中預(yù)設(shè)有所述初始信號的頻率信息，當(dāng)所述副邊控制單元向所述副邊輸出初始信號時，所述電流檢測裝置檢測所述原邊電路中的電流并將所述電流檢測值傳輸給所述原邊控制單元，所述原邊控制單元將所述電流檢測值的頻率與所述初始信號的頻率進(jìn)行對比，當(dāng)所述電流檢測值的頻率與所述初始信號的頻率之差的絕對值小于或等于閾值時，則所述負(fù)載&為合法負(fù)載，所述副邊控制單元停止向所述副邊輸出初始信號，同時所述副邊控制單元通過驅(qū)動單元控制開關(guān)導(dǎo)通，所述原邊電路工作；當(dāng)所述電流檢測值的頻率與所述初始信號的頻率之差的絕對值大于閾值時，則所述負(fù)載&為非法負(fù)載，所述原邊電路停止工作。
2.如權(quán)利要求1所述的IPT系統(tǒng)非法負(fù)載檢測裝置，其特征在于:所述副邊電路還包括濾波電路，所述濾波電路包括濾波電容Cf和濾波電感Lf，所述濾波電容Cf與所述負(fù)載&并聯(lián)，所述濾波電感Lf串聯(lián)于所述整流橋向所述負(fù)載&的供電線路上。
3.—種IPT系統(tǒng)非法負(fù)載檢測方法，其特征在于:包括如下步驟: 51:副邊控制單元向驅(qū)動單元輸出開關(guān)信號，所述驅(qū)動單元在所述開關(guān)信號的控制下控制所述開關(guān)導(dǎo)通，所述副邊控制單元向所述副邊輸出一定頻率的初始信號； 52:電流檢測裝置檢測原邊電路中的電流并將所述電流檢測值傳輸給原邊控制單元，所述原邊控制單元將所述電流檢測值的頻率與所述初始信號的頻率進(jìn)行對比，當(dāng)所述電流檢測值的頻率與所述初始信號的頻率之差的絕對值小于或等于閾值時，則所述負(fù)載&為合法負(fù)載，所述副邊控制單元停止向所述副邊輸出初始信號，同時所述副邊控制單元通過驅(qū)動單元控制開關(guān)導(dǎo)通，所述原邊電路工作；當(dāng)所述電流檢測值的頻率與所述初始信號的頻率之差的絕對值大于閾值時，則所述負(fù)載&為非法負(fù)載，所述原邊電路停止工作。
4.如權(quán)利要求3所述的IPT系統(tǒng)非法負(fù)載檢測方法，其特征在于:所述副邊控制單元向所述副邊輸出的初始信號的頻率為1HZ。
【文檔編號】H02J17/00GK103427500SQ201310361023
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2013年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月19日
【發(fā)明者】吳智丁, 王智慧, 吳劍豪, 高立克, 祝文姬, 俞小勇, 吳麗芳, 李珊, 李克文, 蘇玉剛, 戴欣, 孫躍, 葉兆虹, 唐春森 申請人:廣西電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院, 重慶大學(xué)