技术摘要：
本发明公开了一种无线充电接收侧有源全桥功率因数角检测装置及检测方法，检测装置包括：依次串联连接的采样模块、选择模块、滤波模块、补偿模块和DSP芯片，还包括与选择模块输入端连接的时序模块；通过对有源全桥的输入电流进行相位转换、时序控制、高频滤波和幅值补偿  全部
背景技术：
随着环境污染和能源的匮乏，迎来了新能源汽车市场迅速发展，相比于传统的有 线充电，无线充电系统既克服了恶劣天气对充电的影响，又不需要插拔充电枪，显著提升充 电方便性，解决全自动充电问题，满足未来自动驾驶和共享汽车的自动充电需求。 无线充电主要有电磁感应式和磁耦合谐振式两种形式，磁耦合谐振式通过使发射 侧线圈和接收侧线圈处于谐振状态来实现中距离的无线电能传输，在电动汽车领域得到广 泛的研究。为了提升无线充电的系统效率，发射侧设备和接收侧设备多采用有源全桥拓扑， 满足全范围电池充电要求，减小了系统拓扑级数，同时软开关的实现进一步降低了系统的 损耗、提升系统效率。但有源全桥拓扑中无功分量的存在会降低系统的效率，为了满足系统 的效率要求，需要对系统进行锁相控制，通过锁相电路来调节系统的无功。现有的磁耦合式 无线充电谐振频率多为85kHz，锁相电路的实现主要有三种形式：有功、无功检测计算出功 率因数角；接收侧线圈增加辅助开路线圈；电流过零点检测。现有的有功、无功检测计算功 率因数角的方法存在如下问题：对接收侧设备的输入电压由一定的限制；通过硬件电路实 现90°移相不适用于变频控制。
技术实现要素：
本发明实施例的目的是提供一种无线充电接收侧有源全桥功率因数角检测装置 及检测方法，可以满足变频等多种控制策略需求，实现了接收侧导通角0°-180°可调，具有 适用方位广、实现电路简单灵活、生产成本低等诸多优点。 为解决上述技术问题，本发明实施例的第一方面提供了一种无线充电接收侧有源 全桥功率因数角检测装置，包括：依次串联连接的采样模块、选择模块、滤波模块、补偿模块 和DSP芯片，还包括与所述选择模块输入端连接的时序模块； 所述采样模块用于将有源全桥的输入电流转化为第一电流信号和第二电流信号， 其中，所述第一电流信号与所述输入电流同相且幅值相同，所述第二电流信号与所述输入 电流反相且幅值相同； 所述时序模块用于提供有功分量控制时序和无功分量控制时序，所述有功分量控 制时序和所述无功分量控制时序的时序相位差为90°； 所述选择模块用于依据所述第一电流信号、所述第二电流信号、所述有功分量控 制时序和所述无功分量控制时序，得到所述有源全桥输入电流的有功分量和无功分量； 所述滤波模块用于滤除所述有功分量和所述无功分量的高频成分，得到所述有功 分量和所述无功分量的直流成分； 所述补偿模块，用于对所述滤波模块输出的所述有功分量和所述无功分量的直流 5 CN 111596124 A 说　明　书 2/7 页 成分进行幅值补偿，得到所述有功功率和所述无功功率； 所述DSP芯片依据所述有功功率和所述无功功率，得到功率因数角。 进一步地，所述有功功率Ps的计算公式为： 所述无功功率Qs的计算公式为： 其中，k表示耦合系数，ω表示耦合机构谐振角频率，Lp表示变压器原边线圈电感 值，Ls表示变压器副边线圈电感值，Lp1表示变压器发射侧谐振电感值，Ls1表示变压器接收侧 谐振电感值， 表示发射侧有源全桥的导通角， 表示接收侧有源全桥的导通角，θ表示发 射侧有源全桥的桥口电压与接收侧有源全桥的桥口电压的相位差，Upv为发射侧输入电压， Vsv为接收侧输出电压。 进一步地，所述功率因数角θpower的计算公式为： 进一步地，所述有功分量控制时序和所述无功分量控制时序的占空比均为0.5。 进一步地，所述采样模块包括霍尔单元、第一相位调整单元和第二相位调整单元； 所述选择模块包括分别与所述第一相位调整单元和所述第二相位调整单元连接 的第一选择单元和第二选择单元； 所述滤波模块包括分别与所述第一选择单元和所述第二选择单元连接的两个结 构相同的滤波单元； 所述补偿模块包括分别与所述两个滤波单元连接的两个结构相同的补偿单元，所 述两个补偿单元还分别与所述DSP芯片连接。 进一步地，所述第一相位调整单元包括第一相位电阻、第二相位电阻和第一相位 放大器，所述第一相位电阻分别与所述霍尔单元和所述第一相位放大器的输入端正极连 接，所述第二相位电阻分别与所述第一相位放大器的输入端负极和输出端连接，所述第一 相位放大器的输出端分别与所述第一选择单元的第一输入端和所述第二选择单元的第一 输入端连接； 所述第二相位调整单元包括第三相位电阻、第四相位电阻和第二相位放大器，所 述第三相位电阻分别与所述霍尔单元和所述第二相位放大器的输入端负极连接，所述第四 相位电阻分别与所述第一相位放大器的输入端正极和输出端连接，所述第二相位放大器的 输出端分别与所述第一选择单元的第二输入端和所述第二选择单元的第二输入端连接。 进一步地，所述第一选择单元的第三输入端与所述时序模块的有功分量控制时序 输出端口连接； 所述第二选择单元的第三输入端与所述时序模块的无功分量控制时序输出端口 连接。 6 CN 111596124 A 说　明　书 3/7 页 进一步地，所述滤波单元包括第一滤波电阻、第二滤波电阻、第一滤波电容、第二 滤波电容和滤波放大器； 所述第一滤波电阻分别与所述滤波单元输入端和所述第二滤波电阻连接，所述第 二滤波电阻的另一端与所述滤波放大器的输入端正极连接，所述第一滤波电容的一端与所 述第一滤波电阻和第二滤波电阻连接端连接，所述第一滤波电容的一端分别与所述滤波放 大器的输入端负极和输出端连接，所述第二滤波电容的一端与所述滤波放大器的输入端正 极连接，所述第二滤波电容的另一端接地，滤波放大器的输出端与所述滤波单元的输出端 连接。 进一步地，所述补偿单元包括第一补偿电阻、第二补偿电阻、第三补偿电阻、第四 补偿电阻和补偿放大器； 所述第一补偿电阻分别与参考电源和所述补偿放大器的输入端正极连接，所述第 二补偿电阻的一端与所述补偿放大器的输入端正极连接，所述第二补偿电阻的另一端接 地，所述第三补偿电阻的一端与所述补偿单元的输入端连接，所述第三补偿电阻的另一端 与所述补偿放大器的输入端负极，所述第四补偿电阻分别与所述补偿放大器的输入端负极 和输出端连接；所述补偿放大器的输出端与所述补偿单元的输出端连接。 本发明实施例的第二方面提供了一种无线充电接收侧有源全桥功率因数角检测 方法，使用上述任一无线充电接收侧有源全桥功率因数角检测装置进行检测，包括如下步 骤： 获取接收侧有源全桥的输入电流； 对所述输入电流进行相位转换，得到第一电流信号和第二电流信号，其中，所述第 一电流信号与所述输入电流同相且幅值相同，所述第二电流信号与所述输入电流反相且幅 值相同； 依据所述第一电流信号、所述第二电流信号、有功分量控制时序和无功分量控制 时序得到所述输入电流的有功分量和无功分量； 滤除所述有功分量和所述无功分量的高频分成，得到所述有功分量和所述无功分 量的直流成分； 对所述有功分量和所述无功分量的直流成分进行幅值补偿，得到所述有源全桥的 有功功率和无功功率； 依据所述有功功率和所述无功功率得到所述有源全桥的功率因数角。 本发明实施例的上述技术方案具有如下有益的技术效果： 可以满足变频等多种控制策略需求，实现了接收侧导通角0°-180°可调，具有适用 方位广、实现电路简单灵活、生产成本低等诸多优点。 附图说明 图1是本发明实施例提供的无线充电系统拓扑原理示意图； 图2是本发明实施例提供的无线充电双侧LCC拓扑电路原理图； 图3是本发明实施例提供的无线充电接收侧有源全桥功率因素角检测装置原理示 意图； 图4是本发明实施例提供的无线充电双侧LCC拓扑桥口电压示意图； 7 CN 111596124 A 说　明　书 4/7 页 图5是本发明实施例提供的无线充电接收侧有源全桥功率因素角检测装置电路原 理图； 图6是本发明实施例提供的无线充电接收侧有源全桥电路有功、无功分量控制时 序波形； 图7是本发明实施例提供的驱动上升沿检测电路示意图； 图8是本发明实施例提供的无线充电接收侧有源全桥的锁相验证仿真结果； 图9是本发明实施例提供的无线充电接收侧有源全桥功率因数角检测方法流程 图。