[發(fā)明專利]一種具有能量雙向流動功能的無線充電裝置

在審

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• 申請日: 2017-06-07
• 公開（公告）號: CN107069998A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉慶
• 申請（專利權(quán)）人: 劉慶
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02J7/02;H02M5/458;H02J3/38
• 代理公司: 煙臺雙聯(lián)專利事務(wù)所(普通合伙)37225
• 代理人: 梁翠榮

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種無線充電裝置，尤其涉及一種具備功率因數(shù)校正且具有能量雙向流動功能的無線充電裝置。

背景技術(shù)：

無線電能技術(shù)在電動汽車充電領(lǐng)域多涉及單向充電模式，對電池向電網(wǎng)饋電的放電模式少有涉及?，F(xiàn)有技術(shù)中提出的具備能量雙向傳輸功能的無線充電系統(tǒng)采用松耦合變壓器，具有體積重量大、變換效率低的缺點，且不具有功率因數(shù)校正的功能。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足而提供一種同時具備功率因數(shù)校正以及能量雙向傳輸功能，且傳輸效率高的無線充電裝置。

本發(fā)明的目的可以通過如下措施來達(dá)到：一種具有能量雙向流動功能的無線充電裝置，其特征在于其包括輸入側(cè)可控整流環(huán)節(jié)、Z源變換器、單相H橋逆變器、無線電能傳輸機(jī)構(gòu)、車載可控整流環(huán)節(jié)；

所述的輸入側(cè)可控整流環(huán)節(jié)由電感L、第一功率開關(guān)管Q1、第二功率開關(guān)管Q2、第三功率開關(guān)管Q3、第四功率開關(guān)管Q4組成；電感L的一端連接電網(wǎng)的l端，電感L的另一端分別連接第一功率開關(guān)管Q1的源極、第二功率開關(guān)管Q2的漏極；電網(wǎng)的n端分別連接第三功率開關(guān)管Q3的源極、第四功率開關(guān)管Q4的漏極，通過控制第一功率開關(guān)管Q1、第二功率開關(guān)管Q2、第三功率開關(guān)管Q3、第四功率開關(guān)管Q4將電網(wǎng)交流電壓整合成幅值可調(diào)的脈動的直流電壓；

所述的Z源變換器由電感L1、電感L2、電容C1和電容C2構(gòu)成；其中，第二功率開關(guān)管Q2的源極、第四功率開關(guān)管Q4的源極、電感L2的一端、電容C2的另一端相連，第一功率開關(guān)管Q1的漏極、第三功率開關(guān)管Q3的漏極、電感L1的一端、電容C1的一端相連；電感L2的另一端、電容C1的另一端、第六功率開關(guān)管Q6的源極、第八功率開關(guān)管Q8的源極相連，電感L1的另一端、電容C2的一端、第五功率開關(guān)管Q5的漏極、第七功率開關(guān)管Q7的漏極相連；通過控制第五功率開關(guān)管Q5、第六功率開關(guān)管Q6、第七功率開關(guān)管Q7、第八功率開關(guān)管Q8，調(diào)節(jié)Z源變換器輸出電壓，實現(xiàn)阻抗匹配功能，與前置可控整流部分實現(xiàn)單位功率因數(shù)功能；

所述的單相H橋逆變器由第五功率開關(guān)管Q5、第六功率開關(guān)管Q6、第七功率開關(guān)管Q7、第八功率開關(guān)管Q8組成，實現(xiàn)將直流電壓轉(zhuǎn)換成高頻方波交流電壓；

所述的無線電能傳輸機(jī)構(gòu)包括發(fā)射-接收線圈和補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)；補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)包括原邊LCC補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)和副邊LCC補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，其中原邊LCC補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)由原邊補(bǔ)償電感Lp與兩個原邊補(bǔ)償電容Cp組成，副邊LCC補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)由副邊補(bǔ)償電感Ls、兩個副邊補(bǔ)償電容Cs組成；第五功率開關(guān)管Q5的源極、第六功率開關(guān)管Q6的漏極、原邊補(bǔ)償電感Lp的一端相連，第七功率開關(guān)管Q7的源極、第八功率開關(guān)管Q8的漏極、第一原邊補(bǔ)償電容Cp的一端、發(fā)射線圈的一端相連，原邊補(bǔ)償電感Lp的另一端分別連接第一原邊補(bǔ)償電容Cp的另一端和第二原邊補(bǔ)償電容Cp的一端，第二原邊補(bǔ)償電容Cp的另一端連接發(fā)射線圈的另一端；第九功率開關(guān)管Q9的源極、第十功率開關(guān)管Q10的漏極、副邊補(bǔ)償電感Ls的一端相連，第十一功率開關(guān)管Q11的源極、第十二功率開關(guān)管Q12的漏極、第一副邊補(bǔ)償電容Cs的一端、接收線圈的一端相連，副邊補(bǔ)償電感Ls的另一端分別連接第一副邊補(bǔ)償電容Cs的另一端和第二副邊補(bǔ)償電容Cs的一端，第二副邊補(bǔ)償電容Cs的另一端連接接收線圈的另一端；所述的LCC補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)將高頻方波交流信號濾波，變換成高頻正弦波交流信號；發(fā)射-接收線圈將電能傳輸至副邊，實現(xiàn)無線電能傳輸功能；

所述的車載可控整流環(huán)節(jié)由第九功率開關(guān)管Q9、第十功率開關(guān)管Q10、第十一功率開關(guān)管Q11、第十二功率開關(guān)管Q12組成，并與電容C、電池并聯(lián)；其中，電容C的另一端、電池的負(fù)極、第十二功率開關(guān)管Q12的源極、第十功率開關(guān)管Q10的源極相連，電容C的一端、電池的正極、第十一功率開關(guān)管Q11的漏極、第九功率開關(guān)管Q9的漏極相連；通過第九功率開關(guān)管Q9、第十功率開關(guān)管Q10、第十一功率開關(guān)管Q11、第十二功率開關(guān)管Q12將高頻交流信號變換為電壓和電流幅值可控的直流信號，實現(xiàn)電池充電。

本發(fā)明同已有技術(shù)相比可產(chǎn)生如下積極效果：本發(fā)明采用Z源變換器實現(xiàn)功率因數(shù)校正，且耦合方式采用諧振式傳輸，實現(xiàn)能量雙向流動、高效率，其具有：

（1）采用無線充電方案，避免了傳統(tǒng)插電式充電機(jī)易產(chǎn)生火花等缺點。

（2）具備能量雙向流動功能，既可實現(xiàn)電網(wǎng)向車載電池充電，又可實現(xiàn)電池向電網(wǎng)饋電的功能。

（3）采用Z源變換器作為阻抗變換器，實現(xiàn)了功率因數(shù)校正和阻抗匹配目的。

（4）耦合方式為諧振式，補(bǔ)償機(jī)構(gòu)采用雙LCC補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，傳輸效率高。