[發明專利]通過副邊調制實現PFC的無線電能傳輸系統

有效

• 申請號: 201910452132.0
• 申請日: 2019-05-28
• 公開（公告）號: CN110061570B
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 鐘文興;李豪;徐德鴻
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02J50/10
• 分類號: H02J50/10;H02M1/42
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

本發明公開了一種通過副邊調制實現PFC的無線電能傳輸系統，該系統是在傳統無線充電系統拓撲的基礎上，去除傳統PFC電路，使電網電壓經過不控整流成100Hz電壓直接給無線充電系統的原邊逆變器供電，副邊采用有源全橋整流結構，僅通過副邊調制實現PFC功能，具體是在給定原邊逆變器移相角α的情況下，按一定的規律調控副邊整流器移相角β和副邊整流器第一個橋臂上管的控制電壓u_gs5超前原邊逆變器第一個橋臂上管的控制電壓u_gs1的相位角γ；最終實現原邊整流橋輸入電流的50Hz諧波與輸入電壓同相，經過EMI濾波器后，實現網側電壓電流功率因數接近1。本發明的系統相比于傳統拓撲，省去了額外的PFC電路，僅通過副邊調制即可實現PFC，結構簡單、效率高、成本低。

技術領域

本發明屬于無線電能傳輸技術領域，涉及一種通過副邊調制實現PFC的無線電能傳輸系統。

背景技術

隨著電動汽車產業的迅速發展，無線充電技術憑借著其安全、靈活、方便等優勢正受到越來越多的關注。傳統的無線充電系統拓撲如圖1所示，電網電壓經過PFC(PowerFactor Correction，功率因數校正)電路整流成直流電壓，通過全橋逆變器為線圈供電，副邊接收端經過整流橋后輸出，其中原副邊均采用SS補償網絡結構。

本發明提供一種僅通過副邊調制即實現PFC的無線充電系統拓撲，以省去額外的PFC電路，簡化結構，降低成本。

發明內容

本發明的目的在于提供一種通過副邊調制實現PFC的無線電能傳輸系統，相比于傳統拓撲省去傳統PFC電路，結構簡單、效率高、成本低。

本發明采用的技術方案如下：

一種通過副邊調制實現PFC的無線電能傳輸系統，該系統是在傳統無線充電系統拓撲的基礎上，去除傳統PFC電路，使電網電壓經過不控整流成100Hz電壓直接給無線充電系統的原邊逆變器供電，副邊采用有源全橋整流結構，僅通過副邊調制實現PFC功能。

通過副邊調制實現PFC功能具體為：

該系統中控制自由度共有3個，依次為原邊逆變器移相角α(移相角一般定義為兩橋臂上管或下管開通的相位差，其中每一橋臂的上下管互補地進行50％開關周期的開關動作)、副邊整流器移相角β、副邊整流器第一個橋臂上管的控制電壓u_gs5超前原邊逆變器第一個橋臂上管的控制電壓u_gs1的相位角γ；

給定原邊移相角α，按下式調控副邊移相角β：

其中，V_O為輸出直流電壓，R_L為輸出端等效負載電阻，ω₀＝2πf₀＝2π·85kHz為系統諧振角頻率，ω＝2πf＝2π·50Hz為電網電壓角頻率，M為原副邊線圈互感值；

按下式調控相位角γ：

在此條件下，原邊整流橋輸入電流的50Hz諧波與輸入電壓同相，經過EMI濾波器后，實現網側電壓電流功率因數接近1。

本發明的有益效果是：

本發明的系統相比于傳統拓撲，省去傳統PFC電路，僅通過副邊調制即可實現PFC，結構簡單、效率高、成本低。

附圖說明

圖1為傳統的無線充電系統拓撲。

圖2為本發明的無線電能傳輸系統示意圖。

圖3為原邊逆變器輸出電壓v₁、其包絡線v_1blx及其85kHz基波分量包絡線為v_10blx。