技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于無線電能傳輸領(lǐng)域，具體地，本實(shí)用新型涉及 一種具有電感耦合集成的E類逆變器功率合成拓?fù)洹?

背景技術(shù)

無線電能傳輸技術(shù)由于具有安全、可靠、環(huán)境適用性強(qiáng)等有點(diǎn)， 正受到越來越多的關(guān)注。隨著新能源汽車以及智能終端等領(lǐng)域的發(fā) 展，無線電能傳輸技術(shù)將具有廣闊的應(yīng)用前景。高頻逆變器作為磁 耦合諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)的重要組成部分，其效率及頻率特性 對(duì)于系統(tǒng)性能有直接影響。E類逆變器電路由于具有高頻高效性，是 近、中距離無線電能傳輸系統(tǒng)的首選逆變拓?fù)渲弧Ｒ虼耍瑢?duì)其進(jìn) 行改進(jìn)具有重要意義。

為了在有載品質(zhì)因數(shù)較高情況下實(shí)現(xiàn)較寬的頻率工作范圍，現(xiàn) 有的一種解決方案是使用可變電感或電容器件來實(shí)現(xiàn)逆變器的動(dòng)態(tài) 調(diào)諧，即利用磁芯的非線性工作區(qū)，實(shí)現(xiàn)逆變器輸出電感的等效感 值可控，從而實(shí)現(xiàn)工作頻率的調(diào)節(jié)。采用電容矩陣來實(shí)現(xiàn)工作頻率 的條件。由此可見，上述的現(xiàn)有技術(shù)方案雖然能夠?qū)崿F(xiàn)逆變器工作 頻率的擴(kuò)展，但是其控制復(fù)雜。不僅沒有降低元件的損耗，同時(shí)其 引入的控制電路也消耗的部分功率。

為了實(shí)現(xiàn)多路E類逆變器電路的功率合成輸出，在現(xiàn)有的負(fù)載固 定的射頻微波應(yīng)用中，通常可以使用功率合成器來實(shí)現(xiàn)，如威爾金 森電橋等。但是，無線電能傳輸系統(tǒng)的負(fù)載阻抗往往隨著工況的不 同而變化。因此，用于射頻微波應(yīng)用的功率合成方案并不能直接用 于磁耦合諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)。有一種雙E類逆變拓?fù)洌瞧? 逆變拓?fù)鋬H能等效實(shí)現(xiàn)兩倍于單個(gè)E類逆變器電路的輸出功率，而不 能正在實(shí)現(xiàn)多個(gè)E類逆變器電路的功率合成。此外，該拓?fù)涫怯糜诟? 應(yīng)加熱領(lǐng)域，不能直接用于磁耦合諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)。

在傳統(tǒng)的E類逆變器電路中，為了獲得正弦度較好的輸出波形， 需要提高其有載品質(zhì)因數(shù)。但是，隨著有載品質(zhì)因數(shù)的提高，逆變 器對(duì)于諧振參數(shù)，如電感、電容、頻率等的變化越來越敏感。這使 得E類逆變器電路可工作的頻率范圍非常窄，不利于其在多諧振環(huán)節(jié) 的情況下正常工作，如磁耦合諧振式的無線電能傳輸系統(tǒng)。同時(shí)， 有載品質(zhì)因數(shù)的提高需要以提高器件無功容量為代價(jià)，這使得電感 器件的損耗增加，不利于逆變器效率的提高。此外，有載品質(zhì)因數(shù) 過高也不利于逆變器的軟開關(guān)實(shí)現(xiàn)。

實(shí)用新型內(nèi)容

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種具有電感耦合集成的E 類逆變器功率合成拓?fù)洹１緦?shí)用新型使得逆變器可以在很低的有載品 質(zhì)因數(shù)(低于1)情況下工作，使得其可以適應(yīng)電感參數(shù)、電容參數(shù)、以 及工作頻率的大幅(正負(fù)20％)變化；同時(shí)還降低了電感器件的損耗，提 高了逆變器效率；本實(shí)用新型所提出的拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)了多路E類逆變器的 功率合成輸出，有助于解決現(xiàn)有E類逆變器輸出功率等級(jí)較低的問 題。

為達(dá)到上述技術(shù)效果，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：

一種具有電感耦合集成的E類逆變器功率合成拓?fù)洌╪路 E類逆變器電路單元，其中n為自然數(shù)，E類逆變器電路單元之間 并聯(lián)設(shè)置；每路E類逆變器電路單元包括兩路逆變器電路；每路E 類逆變器電路包括輸入電感，輸入電感連接有開關(guān)管、第一電容和 第二電容，第二電容連接有輸出電感，輸出電感與負(fù)載電路相連， 輸入電感與電源連接；每路E類逆變器電路單元中的E類逆變器電 路并聯(lián)設(shè)置。

進(jìn)一步的改進(jìn)，n＝1。

進(jìn)一步的改進(jìn)，所述負(fù)載電路包括負(fù)載，負(fù)載通過第七電容連 接有發(fā)射線圈；負(fù)載連接有第一線圈和第三電容，第一線圈連接有 第四電容和第一路E類逆變器電路的輸入電感，第四電容連接第三 電容、第一路E類逆變器電路的第一電容和第一路E類逆變器電路 的開關(guān)管；發(fā)射線圈連接有第二線圈和第五電容，第二線圈連接有 第六電容和第二路E類逆變器電路的輸入電感，第六電容連接第五 電容、第二路E類逆變器電路的第一電容和第二路E類逆變器電路 的開關(guān)管。

進(jìn)一步的改進(jìn)，將2路E類逆變器電路的輸入電感分別纏繞在 中柱開氣隙的EE型磁芯上或?qū)?路E類逆變器電路的輸出電感分 別纏繞在中柱開氣隙的EE型磁芯上，EE型磁芯上中柱氣隙的氣隙 磁阻是邊柱氣隙的氣隙磁阻2倍。