[發(fā)明專利]一種適用于雙向近場(chǎng)電能傳輸?shù)碾娐吠負(fù)浣Y(jié)構(gòu)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810974293.1
• 申請(qǐng)日: 2018-08-24
• 公開（公告）號(hào): CN109245536A
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李建科
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 李建科
• 主分類號(hào): H02M3/335
• 分類號(hào): H02M3/335;H02J50/12;H02J5/00
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 馬魯晉

本發(fā)明公開了一種適用于雙向近場(chǎng)電能傳輸?shù)碾娐吠負(fù)浣Y(jié)構(gòu)，所述電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括全橋逆變、原邊諧振動(dòng)態(tài)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)、原邊線圈、副邊線圈、副邊諧振動(dòng)態(tài)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)、全橋同步整流及負(fù)載。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)電能的雙向近場(chǎng)傳輸，且在不同的線圈耦合系數(shù)，不同負(fù)載大小及由于溫度、器件生產(chǎn)制造誤差等因素引起的系統(tǒng)參數(shù)變化等條件下，均能通過調(diào)整電容切換開關(guān)的PWM占空比產(chǎn)生連續(xù)變化的等效電容容值對(duì)諧振網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，來實(shí)現(xiàn)全橋逆變的軟開關(guān)，最小化系統(tǒng)能量傳輸中的無功功率，進(jìn)而最大化系統(tǒng)電能傳輸效率。此外，由于電路結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，可實(shí)現(xiàn)近場(chǎng)電能的雙向傳輸，即實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與負(fù)載間的雙向能量流動(dòng)，提高了系統(tǒng)在智能電網(wǎng)中的利用率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子拓?fù)潆娐芳夹g(shù)，尤其涉及一種適用于雙向近場(chǎng)電能傳輸?shù)碾娐吠負(fù)浣Y(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

近場(chǎng)電能傳輸是通過將高頻電路通過原邊線圈轉(zhuǎn)化為交變電磁場(chǎng)，副邊線圈中產(chǎn)生的高頻感應(yīng)電流經(jīng)整流電路轉(zhuǎn)化為直流輸出。近年來，該技術(shù)已經(jīng)普遍應(yīng)用于智能手機(jī)的無線充電產(chǎn)品中，另外此技術(shù)在家用機(jī)器人、工業(yè)機(jī)器人、電動(dòng)汽車領(lǐng)域亦具有廣闊的應(yīng)用前景。

為了提高能量傳輸距離和效率，可以分別在原邊線圈和副邊線圈增加諧振補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，即構(gòu)成磁諧振。目前現(xiàn)有的諧振補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的諧振頻率由補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)中電感或電容、線圈自感或互感決定，在線圈間相對(duì)位置發(fā)生變化時(shí)，線圈自感及線圈間互感和耦合系數(shù)均會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，另外在不同工作溫度環(huán)境下，線圈結(jié)構(gòu)中鐵氧體的磁導(dǎo)率也會(huì)發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致線圈電氣參數(shù)發(fā)生變化。此外，由于批量生產(chǎn)造成的電感誤差及電容誤差也無法避免。因此，在實(shí)際工作中，諧振頻率會(huì)發(fā)生一定程度的變化，若開關(guān)頻率偏離諧振頻率過多，會(huì)造成高頻逆變器的硬開關(guān)及過多無功功率損耗等嚴(yán)重問題；若開關(guān)頻率跟隨諧振頻率變化，則系統(tǒng)在不同工況下將占用較大的頻率帶寬資源，而一方面國內(nèi)及國際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)均對(duì)工作頻率范圍進(jìn)行了限定，另一方面，較寬的工作頻率范圍將使系統(tǒng)電磁兼容設(shè)計(jì)更加復(fù)雜，且增加系統(tǒng)成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供了一種適用于雙向近場(chǎng)電能傳輸?shù)碾娐吠負(fù)浣Y(jié)構(gòu)。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案為：一種適用于雙向近場(chǎng)電能傳輸?shù)碾娐吠負(fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括輸入直流電源U₁、全橋逆變電路、原邊諧振動(dòng)態(tài)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)、原邊線圈3L_i1、副邊線圈3L_o1、副邊諧振動(dòng)態(tài)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)、全橋同步整流電路及負(fù)載電池U₂，所述全橋逆變電路、原邊諧振動(dòng)態(tài)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)與副邊諧振動(dòng)態(tài)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)、全橋同步整流電路的具體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)關(guān)于原邊線圈3L_i1、副邊線圈3L_o1對(duì)稱；

所述輸入直流電源U₁、全橋逆變電路、原邊諧振動(dòng)態(tài)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)依次連接，所述原邊諧振動(dòng)態(tài)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)輸出端分別與原邊線圈3L_i1的兩端連接，所述副邊線圈3L_o1的兩端分別與副邊諧振動(dòng)態(tài)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的輸入端連接，所述原邊線圈3L_i1、副邊線圈3L_o1同名端相對(duì)，所述副邊諧振動(dòng)態(tài)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的輸出端與全橋同步整流電路的輸入端連接，全橋同步整流電路的輸出端與負(fù)載電池U₂的兩端連接。

優(yōu)選地，所述全橋逆變電路包括第一母線電容C_BUS1、四個(gè)開關(guān)管Q_i1-Q_i4，所述第一母線電容C_BUS1的正極與輸入直流電源U₁的正極連接，所述第一母線電容C_BUS1的負(fù)極與輸入直流電源U₁的負(fù)極連接，所述四個(gè)開關(guān)管Q_i1-Q_i4連接成逆變H橋，逆變H橋的正極與第一母線電容C_BUS1的正極連接，逆變H橋的負(fù)極與第一母線電容C_BUS1的負(fù)極連接。