基于太阳能电池阵的无线充电功率控制电路、方法以及系统与流程

技术特征：
1.一种基于太阳能电池阵的无线充电功率控制电路，其特征在于，包括：充电电路、母线电容、电压传感器以及电流传感器，所述充电电路包括n个充电子电路，且各个充电子电路的输出端连接，每个充电子电路包括太阳能电池阵、开关管控制电路、开关管、第一二极管和第二二极管，n为正整数；其中，所述充电电路与无线充电单元连接，所述充电电路用于为无线充电单元供电；所述母线电容设置于所述充电电路与无线充电单元之间，所述母线电容用于对所述无线充电单元输入能量进行缓冲，以保持所述充电电路输出电压稳定；所述电压传感器，用于检测所述充电电路的输出电压值；所述电流传感器，用于检测所述充电电路的输出电流值；所述太阳能电池阵与所述第一二极管的正极连接，所述第一二极管的负极与所述第二二极管的正极连接；所述开关管的源极接地，所述开关管的漏极与所述第一二极管的负极和所述第二二极管的正极连接，所述开关管的栅极与所述开关管控制电路的电压输出端连接，所述开关管用于在所述开关管控制电路的控制下控制所述充电电路为无线充电单元供电；所述开关管控制电路，用于根据模式控制信号、所述充电电路的输出电压值以及所述充电电路的输出电流值向所述开关管的栅极输出电压控制信号。2.根据权利要求1所述的无线充电功率控制电路，其特征在于，所述开关管控制电路包括：最大功率点跟踪模块、分流控制模块、第一与门电路、第二与门电路、非门电路、或门电路以及驱动模块；所述驱动模块的输入端与所述或门电路的输出端连接，所述驱动模块的输出端为所述开关管控制电路的电压输出端；所述或门电路包括三个输入端和一个输出端，所述或门电路的第一输入端与第一模式控制信号发射端连接，所述或门电路的第二输入端与所述第一与门电路的输出端连接，所述或门电路的第三输入端与所述第二与门电路输出端连接，所述或门电路的输出端与所述驱动模块输入端连接；所述第一与门电路包括两个输入端和一个输出端，所述第一与门电路的一个输入端与所述最大功率点跟踪模块的输出端连接，所述第一与门电路的另一个输入端与所述第二模式控制信号发射端连接，所述第一与门电路的输出端与所述或门电路的第二输入端连接；所述第二与门电路包括两个输入端和一个输出端，所述第二与门电路的一个输入端与所述非门电路的输出端连接，所述第二与门电路的另一个输入端与所述分流控制模块的输出端连接，所述第二与门电路的输出端与所述或门电路的第三输入端连接；所述非门电路的输入端与第二模式控制信号发射端连接，所述非门电路的输出端与所述第二与门电路的一个输入端连接；所述最大功率点跟踪模块的输出端与所述第一与门电路的一个输入端连接，所述最大功率点跟踪模块用于控制所述无线充电功率控制电路以最大功率跟踪模式运行；所述分流控制模块的输出端与所述第二与门电路的一个输入端连接，所述分流控制模块用于控制所述无线充电功率控制电路以分流控制模式运行。3.根据权利要求2所述的无线充电功率控制电路，其特征在于，所述最大功率点跟踪模块包括最大功率点跟踪控制器和第一比较器；
所述最大功率点跟踪控制器的输出端与所述第一比较器的正输入端连接，所述最大功率点跟踪控制器用于实时检测太阳能电池阵的输出功率输出相应的模拟形式的控制信号，并通过控制开关管使得太阳电池阵始终工作于最大功率点附近；所述第一比较器的正输入端与所述最大功率点跟踪控制器的输出端连接，所述第一比较器的负输入端接入锯齿波，所述第一比较器的输出端与所述第一与门电路的一个输入端连接，所述第一比较器用于将最大功率点控制器输出的模拟形式的控制信号转化为固定频率的脉宽调制控制信号。4.根据权利要求2所述的无线充电功率控制电路，其特征在于，所述分流控制模块包括计算组件、pi控制器、限幅器和第二比较器；所述计算组件的输出端与所述pi控制器的输入端连接，所述计算组件用于计算蓄电池两端电压值和预设基准电压值之间的误差值；所述pi控制器的输入端与所述计算组件的输出端连接，所述pi控制器的输出端与所述限幅器的输入端连接，所述pi控制器用于根据所述蓄电池两端电压值和预设基准电压值之间的误差值对预设基准电压进行调节；所述限幅器的输入端与所述pi控制器的输出端连接，所述限幅器的输出端与所述第二比较器的正输入端连接，所述限幅器用于对调节后的预设基准电压进行限幅处理，输出模拟形式的控制信号；所述第二比较器的正输入端与所述限幅器的输出端连接，所述第二比较器的负输入端接入锯齿波，所述第二比较器的输出端与所述第二与门电路的一个输入端连接，所述第二比较器用于将所述限幅器输出的模拟形式的控制信号转化为固定频率的脉宽调制控制信号。5.根据权利要求1
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4任一项所述的无线充电功率控制电路，其特征在于，所述开关管为增强型n沟道mosfet。6.一种无线充电功率控制方法，其特征在于，应用于权利要求1
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4任一项所述的无线充电功率控制电路，所述方法包括：利用所述开关管控制电路获取第一模式控制信号和第二模式控制信号，并根据所述第一模式控制信号和第二模式控制信号确定所述无线充电功率控制电路的工作模式，其中，所述工作模式包括停止模式、最大功率跟踪控制模式和分流控制模式；若所述工作模式为停止模式，则控制所述开关管控制电路控制所述开关管处于导通状态，控制所述第二二极管断开，所述充电电路停止为无线充电单元供电；若所述工作模式为最大功率跟踪模式，则控制所述开关管控制电路根据所述充电电路的输出电压值以及输出电流值向所述开关管的栅极输出电压控制信号，所述充电电路在所述开关管的控制下为无线充电单元供电；若所述工作模式为分流控制模式，则控制所述开关管控制电路根据蓄电池两端电压值向所述开关管的栅极输出电压控制信号，所述充电电路在所述开关管的控制下为无线充电单元供电。7.根据权利要求6所述的无线充电功率控制方法，其特征在于，所述根据所述第一模式控制信号和第二模式控制信号确定所述无线充电功率控制电路的工作模式，包括：若所述第一模式控制信号为高电平信号，则确定所述无线充电功率控制电路的工作模
式为停止模式；或者，若所述第一模式控制信号为低电平信号且所述第二模式控制信号为高电平信号，则确定所述无线充电功率控制电路的工作模式为最大功率跟踪模式；或者，若所述第一模式控制信号为低电平信号且所述第二模式控制信号为低电平信号，则确定所述无线充电功率控制电路的工作模式为分流控制模式。8.根据权利要求6所述的无线充电功率控制方法，其特征在于，所述控制所述开关管控制电路根据所述充电电路的输出电压值以及输出电流值向所述开关管的栅极输出电压控制信号，包括：利用所述最大功率点跟踪模块根据所述充电电路的输出电压值以及输出电流值计算输出功率，并通过控制开关管使得太阳电池阵始终工作于最大功率点附近，并向所述第一比较器输出相应的模拟形式的控制信号；通过所述第一比较器将最大功率点控制器输出的模拟形式的控制信号转化为固定频率的脉宽调制控制信号；利用所述第一与门电路判断所述脉宽调制控制信号是否为高电平信号，并根据判断结果输出第一与门电平信号；利用所述或门电路判断所述第一与门电平信号是否为高电平信号，并根据判断结果输出相应的或门电平信号；控制所述驱动模块根据所述或门电平信号向所述开关管的栅极输出电压控制信号，以控制所述开关管的导通状态。9.根据权利要求6所述的无线充电功率控制方法，其特征在于，所述控制所述开关管控制电路根据蓄电池两端电压值向所述开关管的栅极输出电压控制信号，包括：利用所述计算组件计算蓄电池两端电压值和预设基准电压值之间的误差值；利用所述pi控制器根据所述蓄电池两端电压值和预设基准电压值之间的误差值对预设基准电压进行调节；利用所述限幅器对调节后的预设基准电压进行限幅处理，输出模拟形式的控制信号；通过所述第二比较器将所述限幅器输出的模拟形式的控制信号转化为固定频率的脉宽调制控制信号；利用所述第二与门电路判断所述脉宽调制控制信号是否为高电平信号，并根据判断结果输出第二与门电平信号；利用所述或门电路判断所述第二与门电平信号是否为高电平信号，并根据判断结果输出相应的或门电平信号；控制所述驱动模块根据所述或门电平信号向所述开关管的栅极输出电压控制信号，以控制所述开关管的导通状态。10.一种无线充电系统，其特征在于，包括权利要求1
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4任一项所述的无线充电功率控制电路以及无线充电单元；所述无线充电单元包括发射级逆变电路、驱动电路、时钟发生器、发射级补偿网络、发射线圈、接收线圈、接收级补偿网络、接收级整流滤波电路。

技术总结
本发明提供了一种基于太阳能电池阵的无线充电功率控制电路、方法及系统，包括：充电电路、母线电容、电压传感器以及电流传感器，所述充电电路包括N个充电子电路，且各个充电子电路的输出端连接，每个充电子电路包括太阳能电池阵、开关管控制电路、开关管、第一二极管和第二二极管，N为正整数。本发明提供的方案，在太阳能电池阵的基础上设置开关管和二极管，并利用开关管控制电路控制开关管的导通状态，从而控制供电的太阳能电池阵的数量，解决了充电功率不可控的问题，实现了对蓄电池的可靠充电。实现了对蓄电池的可靠充电。实现了对蓄电池的可靠充电。


技术研发人员：张龙龙 张玉才 明旭东 李文晓 肖军强 彭建 翟峰
受保护的技术使用者：山东航天电子技术研究所
技术研发日：2021.06.25
技术公布日：2021/11/4