[發明專利]具有恒流輸出特性的無線電能傳輸用LC/S補償拓撲電路

在審

• 申請號: 201710272257.6
• 申請日: 2017-04-24
• 公開（公告）號: CN106961221A
• 公開（公告）日: 2017-07-18
• 發明（設計）人: 劉曉勝;姚友素;王懿杰;裴煜;徐殿國
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 劉士寶

1.具有恒流輸出特性的無線電能傳輸用LC/S補償拓撲電路，其特征在于，它包括原邊電源電路和副邊負載電路，

原邊電源電路包括直流電壓源U_in、全橋逆變器、LC補償電路和松耦合變壓器的原邊耦合線圈L_P，LC補償電路包括原邊補償電感L₁和原邊補償電容C₁，

直流電壓源U_in的正極連接全橋逆變器兩個上橋臂的共聯節點，直流電壓源U_in的負極連接全橋逆變器兩個下橋臂的共聯節點，

原邊補償電感L₁的一端連接全橋逆變器的一個上、下橋臂的中點，原邊補償電容C₁的一端同時連接全橋逆變器的另一個上、下橋臂的中點和松耦合變壓器的原邊耦合線圈L_P的一端，原邊補償電感L₁的另一端同時連接原邊補償電容C₁的另一端和松耦合變壓器的原邊耦合線圈L_P的另一端，

副邊負載電路包括松耦合變壓器的副邊耦合線圈L_S、副邊補償電容C₂、二極管全波整流橋、并聯電容濾波器C_F和阻性負載R_L，

松耦合變壓器的副邊耦合線圈L_S的一端連接副邊補償電容C₂的一端，副邊補償電容C₂的另一端連接二極管全波整流橋的一個上、下橋臂的中點，松耦合變壓器的副邊耦合線圈L_S的另一端連接二極管全波整流橋的另一個上、下橋臂的中點，并聯電容濾波器C_F的一端連接二極管全波整流橋的兩個上橋臂的共聯節點，并聯電容濾波器C_F的另一端連接二極管全波整流橋兩個下橋臂的共聯節點，阻性負載R_L并聯在電容濾波器C_F的兩端。

2.根據權利要求1所述的具有恒流輸出特性的無線電能傳輸用LC/S補償拓撲電路，其特征在于，將直流電壓源U_in和全橋逆變器等效為交流電壓源U_AB，將二極管全波整流橋、并聯電容濾波器C_F和阻性負載R_L用等效電阻R_E代替，松耦合變壓器用互感模型代替，將原邊補償電容C₁分成電容C₁'和電容C₁”，電容C₁'和電容C₁”并聯連接，

根據公式：

獲得交流電壓源U_AB的電壓，

其中，U_in為直流輸入電壓，α為移相角；

根據公式：

獲得等效電阻R_E的阻值，

其中，R_L為阻性負載；

根據公式：

獲得松耦合變壓器的互感M，

其中，k為松耦合變壓器原、副邊線圈耦合系數，L_P為原邊耦合線圈自感，L_S為副邊耦合線圈自感。

3.根據權利要求2所述的具有恒流輸出特性的無線電能傳輸用LC/S補償拓撲電路，其特征在于，原邊補償電感L₁的計算公式為：

式中，I_RL為負載電流，ω為工作角頻率，

原邊補償電容C₁的計算公式為：

副邊補償電容C₂的計算公式為：

式中，β為超前角。