技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及感應(yīng)功率傳送領(lǐng)域。更具體而言，本發(fā)明涉及一種用于控制向去耦合拾取器的功率感應(yīng)傳送的方法和電路，該方法和電路使對軌道電流的瞬時(shí)擾動(dòng)最小化。
背景技術(shù)：
：在感應(yīng)功率傳送(IPT)系統(tǒng)中，在交變電流功率電源供應(yīng)的初級導(dǎo)通路徑或軌道(功率電源和軌道一起形成IPT系統(tǒng)的初級側(cè))和與軌道感應(yīng)地耦合的一個(gè)或多個(gè)拾取器(形成系統(tǒng)的次級側(cè))之間感應(yīng)地傳送功率。拾取器包括由至少拾取器線圈和調(diào)諧電容器構(gòu)成的調(diào)諧或諧振電路。兩個(gè)常見拾取器拓?fù)涫瞧渲信c拾取器線圈串聯(lián)地提供調(diào)諧電容器的串聯(lián)調(diào)諧拾取器和其中與拾取器線圈并聯(lián)地提供調(diào)諧電容器的并聯(lián)調(diào)諧拾取器。調(diào)諧電路通常電耦合到控制電路(通常包括整流器和轉(zhuǎn)換器或調(diào)節(jié)器)以獲得用于向負(fù)載供應(yīng)的所需輸出。備選拾取器拓?fù)浞Q為如例如圖1中所示串聯(lián)-并聯(lián)調(diào)諧LCI(感應(yīng)器-電容器-感應(yīng)器)拾取器。用與慢速切換并聯(lián)調(diào)諧拾取器相似的慢速切換(即比IPT軌道的頻率少得多的切換頻率)去耦合控制方法控制串聯(lián)-并聯(lián)調(diào)諧LCL拾取器拓?fù)?下文稱為LCL拾取器)。慢速切換拓?fù)涞膯栴}是拾取器在正常功率調(diào)節(jié)期間汲取的瞬時(shí)涌入功率。在多個(gè)拾取器系統(tǒng)中，每當(dāng)接通拾取器時(shí)，瞬時(shí)功率涌入瞬時(shí)地減少軌道電流。這一擾動(dòng)如果大的話將限制向耦合到軌道的所有其它拾取器的功率流量。以下引用文獻(xiàn)描述一種用于使用并聯(lián)LC調(diào)諧拾取器控制器來使這一軌道電流瞬時(shí)擾動(dòng)最小化的控制電路拓?fù)洌築oys,J.T.；Chen,C.I.；Covic,G.A.；"Controllinginrushcurrentsininductivelycoupledpowersystems,"The7thInternationalPowerEngineeringConference,2005,Vol.2,pp.1046-1051,Nov.292005-Dec.22005。然而，不能在使用現(xiàn)有設(shè)計(jì)方式的LCL拓?fù)渲惺褂眠@一簡單方式，因?yàn)樗陂_關(guān)模式電路中需要用于連續(xù)電流導(dǎo)通的大型DC感應(yīng)器。發(fā)明目的因此本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種克服或緩解現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)缺點(diǎn)或備選地至少向公眾提供有用選擇的電路和/或方法。本發(fā)明的更多目的將從下文描述中變得清楚。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：因而在一個(gè)方面，本發(fā)明可以廣義地視為在于一種用于感應(yīng)功率傳送(IPT)拾取器的控制方法，IPT拾取器包括來自諧振電路的AC輸入，AC輸入電耦合到二極管橋接器，二極管橋接器適于整流來自AC輸入的AC電流并且向DC輸入供應(yīng)DC電流，該方法包括：有選擇地分流二極管橋接器的第一二極管以使AC電流在AC電流的正時(shí)段期間向諧振電路再循環(huán)；并且有選擇地分流二極管橋接器的第二二極管以使AC電流在AC電流的負(fù)時(shí)段期間向諧振電路再循環(huán)；其中所述第一二極管和第二二極管的分流與AC電流同步，由此調(diào)整AC電流的所述正時(shí)段和負(fù)時(shí)段的預(yù)定比例以向DC輸出供應(yīng)DC電流，并且向諧振電路再循環(huán)AC電流的所述正時(shí)段和負(fù)時(shí)段的剩余比例。優(yōu)選地，所述預(yù)定比例出現(xiàn)于AC電流的正時(shí)段和負(fù)時(shí)段中的每個(gè)時(shí)段的開始，其中所述第一二極管或第二二極管分別在AC電流的相應(yīng)過零之后導(dǎo)通AC電流，并且通過在適當(dāng)時(shí)間分流所述相應(yīng)第一二極管或第二二極管來再循環(huán)正時(shí)段或負(fù)時(shí)段的剩余比例。其中二極管首先導(dǎo)通的這一操作模式在本文中稱為模式I。備選地，所述預(yù)定比例朝著AC電流的正時(shí)段和負(fù)時(shí)段中的每個(gè)時(shí)段的結(jié)束出現(xiàn)，其中所述第一二極管或第二二極管分別在AC電流的相應(yīng)過零時(shí)被分流以初始地再循環(huán)AC電流，然后取消分流相應(yīng)第一二極管或第二二極管以導(dǎo)通AC電流持續(xù)正時(shí)段或負(fù)時(shí)段的預(yù)定比例。其中二極管首先被分流的這一操作模式在本文中稱為模式II。優(yōu)選地，所述正時(shí)段和負(fù)時(shí)段的預(yù)定比例與所需DC輸出成比例，其中該方法還包括以下步驟：感測DC輸出并且相應(yīng)地調(diào)整所述預(yù)定比例以獲得所述所需DC輸出。優(yōu)選地，該方法還包括以下步驟：在接通拾取器時(shí)將所述預(yù)定比例緩慢地增加至所需比例。優(yōu)選地，該方法還包括以下步驟：在關(guān)斷拾取器時(shí)將所述預(yù)定比例緩慢地減少至零。優(yōu)選地，通過有選擇地閉合與相應(yīng)所述第一二極管和第二二極管并聯(lián)地提供的第一開關(guān)和第二開關(guān)來有選擇地控制所述分流。優(yōu)選地，所述第一開關(guān)和第二開關(guān)在所述第一二極管或第二二極管分別導(dǎo)通時(shí)關(guān)斷。優(yōu)選地，諧振電路包括串聯(lián)-并聯(lián)調(diào)諧LCL(感應(yīng)器-電容器-感應(yīng)器)拾取器電路。根據(jù)第二方面，本發(fā)明可以廣義地視為在于一種適于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的第一方面的方法的IPT拾取器控制器。根據(jù)第三方面，本發(fā)明可以廣義地視為在于一種感應(yīng)功率傳送(IPT)拾取器控制器，該IPT拾取器控制器包括：用于從諧振電路接收AC電流的輸入；用于向負(fù)載供應(yīng)DC電流的輸出；以及控制電路，電耦合輸入和輸出，控制電路包括二極管橋接器、分流開關(guān)和用于有選擇地操作所述開關(guān)以與AC電流同步地分流所述二極管橋接器的第一二極管和第二二極管的控制裝置。優(yōu)選地，所述控制裝置適于使用所述分流開關(guān)來有選擇地分流所述第一二極管和第二二極管，由此二極管橋接器調(diào)整并且向輸出供應(yīng)AC電流的正時(shí)段和負(fù)時(shí)段的相應(yīng)預(yù)定比例，并且向諧振電路再循環(huán)AC電流的正時(shí)段和負(fù)時(shí)段的相應(yīng)剩余比例。優(yōu)選地，所述分流開關(guān)包括兩個(gè)開關(guān)，與相應(yīng)所述第一二極管和第二二極管并聯(lián)地提供所述兩個(gè)開關(guān)中的每個(gè)開關(guān)，其中所述第一二極管和第二二極管具有共同正極。備選地，所述分流開關(guān)可以包括具有共同負(fù)極的兩個(gè)開關(guān)，與相應(yīng)第一二極管和第二二極管并聯(lián)地提供每個(gè)開關(guān)。優(yōu)選地，開關(guān)包括MOSFET晶體管，其中所述第一二極管和第二二極管包括所述MOSFET晶體管的體二極管。優(yōu)選地，所述控制裝置還包括感測裝置，感測裝置形成用于感測輸出的反饋回路并且調(diào)整所述預(yù)定比例以獲得所需輸出。優(yōu)選地，所述控制裝置還包括用于相對于AC電流的過零同步第一二極管和第二二極管的分流的過零檢測器。根據(jù)第四方面，本發(fā)明可以廣義地視為在于一種IPT拾取器，該IPT拾取器適于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的第一方面的方法和/或包括根據(jù)本發(fā)明的第二方面或第三方面的IPT拾取器控制器。優(yōu)選地，所述諧振電路包括串聯(lián)-并聯(lián)調(diào)諧LCL(感應(yīng)器-電容器-感應(yīng)器)諧振電路。根據(jù)第五方面，本發(fā)明可以廣義地視為在于一種IPT系統(tǒng)，該IPT系統(tǒng)包括至少一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的第二方面或第三方面的拾取器控制器和/或至少一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的第四方面的IPT拾取器。本發(fā)明的應(yīng)當(dāng)在所有它的新穎方面中考慮的更多方面將從下文描述中變得清楚。附圖說明現(xiàn)在將參照附圖通過例子描述本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例，其中：圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的串聯(lián)-并聯(lián)調(diào)諧LCL拾取器的電路圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的串聯(lián)-并聯(lián)調(diào)諧LCL拾取器的電路圖；圖3示出如圖2中大體上示出的電路的例子當(dāng)在第一模式(為模式I)中操作時(shí)的仿真波形；圖4示出相同例子電路當(dāng)在第二模式(模式II)中操作時(shí)的仿真波形；圖5的圖形示出相同例子電路當(dāng)在模式I中操作時(shí)針對各種VDC/Voc比值的歸一化輸出電流相對于開關(guān)導(dǎo)通區(qū)間；圖6的圖形示出相同例子電路當(dāng)在模式II中操作時(shí)針對各種VDC/Voc比值的歸一化輸出電流相對于開關(guān)導(dǎo)通區(qū)間；圖7的圖形示出相同例子電路當(dāng)在模式I中操作時(shí)針對各種VDC/Voc比值的歸一化反射電抗阻抗相對于開關(guān)導(dǎo)通區(qū)間；圖8的圖形示出相同例子電路當(dāng)在模式II中操作時(shí)針對各種VDC/Voc比值的歸一化反射電抗阻抗相對于開關(guān)導(dǎo)通區(qū)間；并且圖9示出使用圖2的電路并且在半額定負(fù)載時(shí)在模式I之下操作的根據(jù)本發(fā)明的例子拾取器電路的實(shí)際波形。圖10示出使用圖2的電路并且在各種負(fù)載條件(1/3、2/3和額定負(fù)載)之下在模式I中操作的根據(jù)本發(fā)明的例子拾取器電路的實(shí)際波形。圖11示出使用圖2的電路越過負(fù)載范圍在模式I中操作的根據(jù)本發(fā)明的拾取器電路的效率測量。具體實(shí)施方式貫穿說明書，相似標(biāo)號(hào)將用來指代不同實(shí)施例中的相似特征。本發(fā)明提供一種用于串聯(lián)-并聯(lián)調(diào)諧LCL拾取器的控制方法和/或電路，該方法和/或電路實(shí)現(xiàn)整流和功率調(diào)節(jié)二者。本發(fā)明在本文中一般稱為“循環(huán)電流控制”。它以與其中控制開關(guān)以與IPT軌道頻率同步地切換的傳統(tǒng)SCR控制整流器相似的方式操作。控制占空比以保證實(shí)現(xiàn)平滑平均輸出功率，從而能夠提供在全通與全斷狀態(tài)之間的平滑功率轉(zhuǎn)變或表現(xiàn)為快速切換(即切換頻率與IPT軌道頻率相似或同步)控制拓?fù)?。首先參照圖1中所示現(xiàn)有技術(shù)的拾取器，特征阻抗X由下式給出：這里，Cseries用來增加輸出電流能力。L3和C3的值被選擇使得整流器為了最大輸出功率而在連續(xù)導(dǎo)通之下操作，并且也被設(shè)計(jì)用于適應(yīng)整流器的非線性影響所引入的額外感應(yīng)，以使L2中的電流最小化。用于LCL網(wǎng)絡(luò)的慢速切換控制器以與并聯(lián)調(diào)諧電路相似的方式操作，而例外是在并聯(lián)LC電路中，諧振在開關(guān)閉合時(shí)縮滅，而在LCL拓?fù)渲校C振電流仍然經(jīng)過C2、L2、C3和整流器循環(huán)。LCL網(wǎng)絡(luò)的向L1上的反射阻抗Zr的實(shí)部由下式表達(dá)：VDC是如圖2中所示電路的調(diào)節(jié)DC輸出電壓，并且Voc是拾取器線圈的開路電壓。如等式2中所示，回到初級軌道的與拾取器汲取的功率對應(yīng)的反射阻抗由開關(guān)占空比D直接控制。在D的值從1(即圖1中的開關(guān)S保持閉合)改變成0(即開關(guān)S保持關(guān)斷)或相反時(shí)，從功率電源汲取的功率改變。然而在實(shí)踐中，初級軌道電流也將瞬時(shí)地減少并且暫時(shí)地影響向相同軌道上的其它拾取器的功率傳送。如例如圖2中所示提出的循環(huán)電流控制電路優(yōu)選地包括二極管橋接器整流器配置中的四個(gè)二極管(D1、D2、D3和D4)，而開關(guān)(S1和S2)分別分流第一二極管和第二二極管(D1和D2)，使得閉合開關(guān)S1或S2使電流分別在IL3的正時(shí)段或負(fù)時(shí)段期間在AC諧振電路中再循環(huán)。然而在實(shí)踐中，二極管橋接器的分流二極管可以包括形成開關(guān)S1和S2的MOSFET晶體管的體二極管?？刂齐娐穼C電流輸入耦合到DC輸出。在圖2中，示出DC輸出連接到負(fù)載RDC?？刂齐娐芬部梢匀鐖D中所示包括跨接輸出/負(fù)載的貯存器或平滑電容器CDC。開關(guān)S1和S2用來鉗位L3中的諧振電流(IL3)的部分。Vg1和Vg2是驅(qū)動(dòng)S1和S2的脈寬調(diào)制(PWM)柵極信號(hào)并且例如使用過零檢測器如下文更具體描述地那樣與IL3同步。如這里所用術(shù)語“同步的”、“同步”等用來指代相對于AC電流輸入仔細(xì)地控制切換出現(xiàn)的時(shí)間。在AC輸入與切換之間的相位角未必與例如AC電流輸入的過零同時(shí)使得切換在每個(gè)周期在精確地相同的時(shí)間出現(xiàn)，但是被控制并且如果必要?jiǎng)t相對于過零來變化以便調(diào)節(jié)或以別的方式控制IPT拾取器控制器的輸出。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言清楚的是，如果移動(dòng)兩個(gè)控制開關(guān)以分流整流器的頂部兩個(gè)二極管而不是底部兩個(gè)二極管則可以實(shí)現(xiàn)相似控制輸出。在這一情況下，開關(guān)S3和S4可以被操作用于分流D3和D4并且也可以用(如這里討論的)兩個(gè)可能控制模式來操作以實(shí)現(xiàn)相似結(jié)果。在這一配置中，這里討論的用于S1的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)將用來驅(qū)動(dòng)S4，而用于S2的柵極驅(qū)動(dòng)將用來驅(qū)動(dòng)S3。電路的其它這樣的變化或修改是可能的而未脫離本發(fā)明的范圍?？梢杂脙煞N方式操作本發(fā)明的拾取器控制器電路。第一操作模式用于允許D3或D4分別在IL3的正時(shí)段或負(fù)時(shí)段的開始導(dǎo)通，然后接通S1或S2以鉗位IL3的部分以調(diào)節(jié)輸出功率。如先前在本文中提到的那樣，這一操作模式稱為模式I。第二操作模式用于保持S1或S2在IL3的正時(shí)段或負(fù)時(shí)段的開始導(dǎo)通，然后關(guān)斷開關(guān)以允許向負(fù)載傳送IL3的部分。如先前在本文中提到的那樣，這一操作模式稱為模式II?？梢允褂萌魏芜m當(dāng)控制裝置(如比如微控制器和/或邏輯電路)來控制開關(guān)S1和S2?？刂蒲b置也可以包括感測裝置(用于感測拾取器輸出電流、電壓和/或功率)和反饋回路以允許控制和/或調(diào)節(jié)拾取器電路輸出。因此可以使用各種不同控制裝置而未脫離本發(fā)明的范圍。適當(dāng)控制裝置的實(shí)施視為在本領(lǐng)域技術(shù)人員的能力內(nèi)。在圖3的波形中圖示模式I的操作。如圖3中所示，用相位延遲θ1(稱為二極管導(dǎo)通區(qū)間)控制柵極信號(hào)的上升沿并且因此控制Vg1和Vg2的占空比，該相位延遲θ1以IL3的相應(yīng)負(fù)到正過零和正到負(fù)過零為參考。在t0，電流IL3已經(jīng)恰好變正。在第一開關(guān)S1處于默認(rèn)斷狀態(tài)時(shí)，二極管D3開始導(dǎo)通。然后經(jīng)由D3和S2的體二極管D2向負(fù)載RDC傳送電流IL3持續(xù)電流IL3的正時(shí)段的預(yù)定比例。LCL網(wǎng)絡(luò)的瞬時(shí)輸出電壓等于+VDC。在其中達(dá)到二極管導(dǎo)通區(qū)間θ1的t1，S1接通，并且IL3經(jīng)過S1和S2的體二極管D2循環(huán)以停止向負(fù)載RDC傳送功率持續(xù)電流IL3的正時(shí)段的剩余比例。取而代之，向諧振電路再循環(huán)電流。在t2＝T/2，IL3變負(fù)，從而D4導(dǎo)通持續(xù)IL3的負(fù)時(shí)段的預(yù)定比例，并且電路包括第一二極管D1即S1的體二極管。在S1的體二極管D1導(dǎo)通之時(shí)，可以用零電流關(guān)斷S1。VLCL的瞬時(shí)值＝-VDC。假如維持相位延遲(二極管導(dǎo)通區(qū)間)θ1恒定，那么向負(fù)載RDC傳送的功率在第二(負(fù))半周期中相同。在t3，柵極信號(hào)Vg2接通S2以保持IL3經(jīng)過S2和S1的體二極管D1循環(huán)持續(xù)IL3的負(fù)時(shí)段的剩余比例，從而向諧振電路再循環(huán)電流。在IL3經(jīng)過S1的體二極管循環(huán)時(shí)，柵極信號(hào)Vg1可以在T/2與T之間的任何時(shí)間關(guān)斷S1。在這樣控制開關(guān)S1和S2使得它們與IL3同步時(shí)，輸出電流(ID3+ID4)是整流斬波(接近)正弦波。通過控制二極管導(dǎo)通區(qū)間θ1或等效地控制開關(guān)導(dǎo)通區(qū)間θ2(這里θ2＝T/2-θ1)，直接地和平滑地控制平均輸出電流。θ1可以從0到π變化。在圖4中圖示模式II操作。它以與模式I很相似的方式、但是用不同切換頻率操作。如圖4中所示，用開關(guān)導(dǎo)通區(qū)間θ2控制柵極信號(hào)的下降沿并且因此控制Vg1和Vg2的占空比，該開關(guān)導(dǎo)通區(qū)間θ2以IL3為參考。在電流IL3在t0變正之前，開關(guān)S1的體二極管D1已經(jīng)接通而IL3在負(fù)方向上流動(dòng)。因此，在IL3的負(fù)時(shí)段期間接通S1將造成零電流/零電壓切換。在t0，IL3變正。在S1接通時(shí)，迫使IL3經(jīng)過S1和第二二極管D2即S2的體二極管向諧振電路再循環(huán)。未向負(fù)載RDC傳送功率持續(xù)IL3的正時(shí)段的這一比例(等效于模式I的操作中的正時(shí)段的“剩余比例”)。在其中達(dá)到開關(guān)導(dǎo)通區(qū)間θ2的t1，S1關(guān)斷，并且IL3經(jīng)過D3和S2的體二極管D2循環(huán)以向負(fù)載傳送功率持續(xù)電流IL3的正時(shí)段的預(yù)定比例。在這一比例期間，瞬時(shí)LCL輸出電壓VLCL是+VDC。在t0到T/2之間的任何時(shí)間，Vg2可以如同S1用零電流/零電壓切換接通S2。在t2＝T/2，IL3變負(fù)，從而D3柔和地關(guān)斷并且IL3經(jīng)過S2并且經(jīng)過S1的體二極管向諧振電路再循環(huán)。在t3，柵極信號(hào)Vg2關(guān)斷S2以允許IL3經(jīng)過D4向負(fù)載傳送功率持續(xù)IL3的負(fù)時(shí)段的預(yù)定比例。LCL輸出電壓VLCL的瞬時(shí)值是-VDC。在維持開關(guān)導(dǎo)通區(qū)間θ2和二極管導(dǎo)通區(qū)間θ1恒定時(shí)，在每個(gè)半周期中向輸出傳送的電流相同。通過與IL3同步地控制兩個(gè)開關(guān)S1和S2的開關(guān)導(dǎo)通區(qū)間θ2，直接地和平滑地控制輸出功率。這與傳統(tǒng)慢速切換控制拓?fù)浔容^提供用于用可變相互耦合調(diào)節(jié)輸出功率的能力。本發(fā)明也通過從零功率到全功率斜升和斜降占空比來允許在慢速切換應(yīng)用中的LCL拾取器的全通與全斷狀態(tài)之間的平滑轉(zhuǎn)變，由此使軌道電流瞬時(shí)擾動(dòng)最小化。推導(dǎo)用于相對于二極管導(dǎo)通區(qū)間θ1或開關(guān)導(dǎo)通區(qū)間θ2描述DC輸出電流的理論表達(dá)式不切實(shí)際。取而代之，下文呈現(xiàn)數(shù)值解決方案。用各種VDC/Voc比值對用于兩個(gè)建議操作模式的循環(huán)電流控制器仿真。針對模式I的操作在圖5中示出針對不同VDC/Voc比值的歸一化輸出電流。這里，Idc_max是LCL拾取器的理想最大輸出電流并且由下式給出：圖5中所示SPICE仿真結(jié)果證實(shí)在輸出電流與開關(guān)導(dǎo)通區(qū)間θ2之間的關(guān)系未受VDC/Voc影響。這歸因于LCL網(wǎng)絡(luò)的輸出電流源特性。LCL網(wǎng)絡(luò)的理想輸出DC電流是具有零開關(guān)導(dǎo)通區(qū)間的整流正弦波。在整流器向輸出電流中引入諧波時(shí)，這使輸出電流從理想正弦波略微地失真。因此，在開關(guān)導(dǎo)通區(qū)間為零時(shí)，歸一化最大輸出電流約為0.95而不是1。在從0°到180°控制開關(guān)導(dǎo)通區(qū)間θ2時(shí)，可以根據(jù)圖5中所示關(guān)系精確地控制和調(diào)節(jié)輸出功率。圖5(和后續(xù)圖)中所示仿真結(jié)果是針對如圖2中大體上示出的根據(jù)本發(fā)明的電路的具體例子。對于不同LCL設(shè)計(jì)(即不同感應(yīng)和電容值)，輸出電流和反射阻抗的分布圖將不同。在圖6中示出模式II的操作中的針對各種VDC/Voc比值的歸一化輸出電流的仿真結(jié)果。與模式I相似，相對于開關(guān)導(dǎo)通區(qū)間θ2的歸一化DC輸出電流對于各種VDC/Voc比值而言相同。然而在輸出DC電流與開關(guān)導(dǎo)通區(qū)間θ2之間的關(guān)系完全不同。在0°到20°之間，輸出DC電流隨著開關(guān)導(dǎo)通區(qū)間增加而增加而不是如在模式I中那樣減少。在20°到180°之間，DC電流隨著開關(guān)導(dǎo)通區(qū)間增加而下降。與模式I比較，DC電流的衰減對于模式II的操作而言緩慢得多。據(jù)信這是由開關(guān)動(dòng)作引入的額外電流諧波引起的。利用模式I的操作，引入的諧波經(jīng)過開關(guān)和L3循環(huán)而不是向負(fù)載循環(huán)。因此，在0°到20°的開關(guān)導(dǎo)通區(qū)間之間，在IL3中引入電流諧波時(shí)，所得輸出電流比在開關(guān)全斷時(shí)更大，并且在這兩個(gè)操作之間觀測到不同總輸出電流性能。在拾取器開關(guān)導(dǎo)通區(qū)間θ2從0°到180°變化時(shí)，控制輸出功率，但是LCLAC基頻輸出電壓的相位也相對于IL3變化。這針對兩個(gè)操作模式向LCL網(wǎng)絡(luò)中引入額外Var負(fù)載。這一Var負(fù)載向初級軌道中反射回從而使功率電源略微失調(diào)諧。分別針對操作模式I和模式II在圖7和8中示出針對各種VDC/Voc比值的歸一化反射電抗阻抗的仿真結(jié)果。在模式I的操作(如圖7中所示)中，反射阻抗針對不同開關(guān)導(dǎo)通區(qū)間在感應(yīng)與電容負(fù)載之間擺動(dòng)。當(dāng)在0°與135°之間維持開關(guān)導(dǎo)通區(qū)間θ1時(shí)，初級軌道經(jīng)歷的反射負(fù)載為感應(yīng)，這略微地增加軌道感應(yīng)。這之所以發(fā)生是因?yàn)閂LCL的相位超前于IL3。在VLCL與IL3之間的相位差增加時(shí)，反射感應(yīng)負(fù)載保持增加。反射感應(yīng)負(fù)載的這一增加逐漸地減緩直至開關(guān)導(dǎo)通區(qū)間θ2達(dá)到其中它開始減少的約90°。這是因?yàn)閂LCL的量值保持隨著開關(guān)導(dǎo)通區(qū)間θ2增加而減少。因此，在VLCL與IL3之間的相位差增加變成更少主導(dǎo)。當(dāng)開關(guān)導(dǎo)通區(qū)間θ2在135°與180°之間變化時(shí)，向初級的反射阻抗為電容，這略微地減少軌道感應(yīng)。這是因?yàn)長3和C3的組合阻抗通常少于X以適應(yīng)整流器引入的感應(yīng)?；氐杰壍赖姆瓷渥杩沽颗cVDC/Voc比值成比例。不同于模式I的操作，在模式II的操作期間的反射阻抗如圖8中所示為純電容。這歸因于在VLCL與IL3之間的相位以與模式I相反的方式(即這里在模式II中，VLCL滯后于IL3)。最大反射電抗阻抗出現(xiàn)于90°的相同導(dǎo)通區(qū)間，并且它如它在模式I的操作期間之下那樣與VDC/Voc比值成比例。下文通過例子描述本發(fā)明的一個(gè)例子實(shí)施例。使用可商購WampflerTM10kWIPT功率電源來構(gòu)建和測試提出的循環(huán)電流占空比控制拾取器的2.5kW50V實(shí)現(xiàn)方式，該IPT功率電源也將LCL諧振網(wǎng)絡(luò)用于AGV(自動(dòng)化引導(dǎo)車輛)應(yīng)用。然而如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的那樣，本發(fā)明的拾取器可以與任何適當(dāng)功率電源一起使用。在下表1中列舉這一例子的拾取器參數(shù)和軌道感應(yīng)。I1125AM3.56μHVoc56VL126μHf20kHzVDC50VL2100μHPout2.5kWX1Ω表1在模式I中操作的圖9中示出在半額定功率操作的拾取器的識(shí)別器捕獲圖。頂部波形是L3中的電流(IL3)，第二波形是LCLAC輸出電壓(VLCL)，而第三波形是D3和D4的總輸出電流(ID3+ID4)。最后(底部)波形是開關(guān)柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vg1。這一捕獲圖示出通過相對于IL3控制二極管導(dǎo)通區(qū)間θ1來成功地控制AC調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)的輸出電壓VLCL。圖10示出在其它加載條件下、在模式I中操作的拾取器的示波器捕獲圖，在無開關(guān)柵極驅(qū)動(dòng)波形時(shí)，圖10(a)示出在1/3額定負(fù)載的操作，圖10(b)示出在2/3額定負(fù)載的操作，并且圖10(c)示出在額定負(fù)載的操作。在圖11中示出在各種加載條件之下的拾取器效率測量。如從圖11所見，例子拾取器在全負(fù)載實(shí)現(xiàn)88％的效率并且在半負(fù)載仍然在85％以上。這一控制器在其中難以實(shí)現(xiàn)高效率的50V和50A操作。如上文討論的那樣，本發(fā)明的循環(huán)電流占空比控制方法根據(jù)控制的開關(guān)導(dǎo)通區(qū)間反應(yīng)可變電抗阻抗。利用表1中的呈現(xiàn)的系統(tǒng)參數(shù)，可以使用圖7和8來計(jì)算原型系統(tǒng)的最大反射電抗阻抗。利用模式I的操作，最大反射感應(yīng)負(fù)載如圖7中所示隨著80°的開關(guān)導(dǎo)通區(qū)間出現(xiàn)。最大反射電容負(fù)載出現(xiàn)于180°，這對應(yīng)于拾取器全斷。計(jì)算的最大反射電抗阻抗是0.0415Ω，這對應(yīng)于將初級軌道感應(yīng)增加0.33μH。Wampfler10kW初級功率電源軌道被調(diào)諧至26μH而容差為+/-2μH，因此將需要6個(gè)拾取器控制器在80度開關(guān)導(dǎo)通區(qū)間同時(shí)操作以累計(jì)上至2μH。由于這一例子系統(tǒng)未被設(shè)計(jì)成在任一時(shí)間攜帶多于4個(gè)拾取器以防止功率電源超載，所以反射感應(yīng)負(fù)載在這一設(shè)計(jì)中不會(huì)是問題。另一方面，最大反射電容阻抗是-0.0726Ω，這對應(yīng)于將初級軌道阻抗減少0.577μH。它將需要上至4個(gè)控制器全斷以超過-2μH閾值。利用模式II的操作，反射電抗阻抗為純電容，并且最大反射阻抗如上文討論的那樣隨著80°開關(guān)導(dǎo)通區(qū)間出現(xiàn)。使用表1和圖8，最大反射電抗是-0.151Ω，這對應(yīng)于將初級軌道感應(yīng)減少1.202μH。如果軌道上的多于1個(gè)拾取器同時(shí)切換，則對功率電源的失調(diào)諧影響將超過2μH閾值。因此，在這一境況之下，循環(huán)電流占空比控制可以在慢速切換控制方法中用作在拾取器控制器全斷和全通之間的轉(zhuǎn)變方案。利用依次切換(即交織切換)控制方法，當(dāng)在模式II中操作時(shí)可以同時(shí)在相同軌道上切換不多于2個(gè)拾取器以免功率電源中的反射電抗超載。然而，采用LCL諧振網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞墓β孰娫瘁槍λ能壍栏袘?yīng)少于它的設(shè)計(jì)值具有更佳容差，而又僅略微地累及功率電源的最大功率額定值。因此，雖然提出的循環(huán)電流占空比控制器引入的額外Var負(fù)載使初級功率電源略微地失調(diào)諧，但是在實(shí)踐中可以通過正常系統(tǒng)參數(shù)容差容易處理這一VAR負(fù)載。如上文描述的那樣，本發(fā)明的方法將通常由控制裝置實(shí)施，該控制裝置可以例如包括某一形式的計(jì)算裝置或數(shù)字或混合信號(hào)計(jì)算設(shè)備或處理器，比如適于向開關(guān)S1和S2提供適當(dāng)柵極電壓的微控制器。一旦被編程用于按照來自程序軟件的指令執(zhí)行特定功能，該程序軟件實(shí)施本發(fā)明的方法，計(jì)算設(shè)備就有效地變成本發(fā)明的方法特有的專用計(jì)算設(shè)備。這一點(diǎn)所必需的技術(shù)為嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域技術(shù)人員所公知?？梢栽诜职l(fā)介質(zhì)比如軟盤、CD-ROM或USB閃存上向用戶分發(fā)實(shí)施本發(fā)明的方法的計(jì)算機(jī)程序?？梢詮脑摲职l(fā)介質(zhì)向硬盤、嵌入式固態(tài)存儲(chǔ)器或相似中間存儲(chǔ)介質(zhì)復(fù)制它們。當(dāng)將要運(yùn)行程序時(shí)，將從它們的分發(fā)介質(zhì)或它們的中間存儲(chǔ)介質(zhì)向計(jì)算裝置的執(zhí)行存儲(chǔ)器中加載它們，從而配置計(jì)算裝置以根據(jù)本發(fā)明的方法動(dòng)作。所有這些操作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。術(shù)語“計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)”涵蓋分發(fā)介質(zhì)、中間存儲(chǔ)介質(zhì)、計(jì)算機(jī)的執(zhí)行存儲(chǔ)器和能夠存儲(chǔ)用于以后由實(shí)施本發(fā)明的方法的計(jì)算設(shè)備讀取的任何其它介質(zhì)或設(shè)備。備選地，可以完全在硬件中例如由多個(gè)分立電子部件和/或?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC)執(zhí)行本發(fā)明方法。本發(fā)明并且具體為控制裝置因此可以視為在于一種適于執(zhí)行本發(fā)明的方法的計(jì)算機(jī)程序、一種存儲(chǔ)這樣的計(jì)算機(jī)程序的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)和/或一種適于執(zhí)行本發(fā)明的上文描述的方法的硬件系統(tǒng)。從上文將了解提供一種允許在慢速切換串聯(lián)-并聯(lián)調(diào)諧LCL拾取器拓?fù)渲姓{(diào)節(jié)輸出功率的拾取器控制方法和拾取器控制器。這一調(diào)節(jié)允許下述中任一或二者：補(bǔ)償在拾取器與初級軌道之間的相互耦合的變化和在拾取器輸出電平之間斜升/斜降以使軌道電流瞬時(shí)擾動(dòng)最小化。除非上下文另有明確要求，否則字眼“包括”等貫穿說明書將如與排他或窮舉意義對比解釋為包含意義，也就是“包括、但不限于”的意義。雖然已經(jīng)通過例子并且參照本發(fā)明的可能實(shí)施例描述本發(fā)明，但是將了解可以對其進(jìn)行修改或改進(jìn)而未脫離本發(fā)明的范圍。本發(fā)明也可以廣義地視為個(gè)別地或在本申請的說明書中引用或指示的部分、單元或特征中的兩個(gè)或更多個(gè)部分、單元或特征的任何或所有組合中共同地在于所述部分、單元和特征。另外，在已經(jīng)引用本發(fā)明的具有已知等效物的具體部件或整件時(shí)，那么如同個(gè)別地闡述一樣將這樣的等效物結(jié)合于此。貫穿說明書對現(xiàn)有技術(shù)的任何討論決不應(yīng)當(dāng)視為承認(rèn)這樣的現(xiàn)有技術(shù)為廣泛地已知或形成本領(lǐng)域的公知常識(shí)的部分。當(dāng)前第1頁1 2 3