[發明專利]電動汽車雙向無線電能傳輸拓撲結構及調制方法

有效

• 申請號: 202011292952.7
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112373322B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 那拓撲;張明濤;徐國強;唐佳棋;李為漢;張千帆
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B60L53/12
• 分類號: B60L53/12;B60L55/00
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 楊曉輝

1.基于電動汽車雙向無線電能傳輸拓撲結構實現的調制方法，其特征在于，電動汽車雙向無線電能傳輸拓撲結構包括發射端變換器和接收端變換器，

發射端變換器包括單位功率校正模塊（1）、準Z源變換器（2）、高頻逆變模塊（3）、發射端LCC型補償網絡（4）和發射線圈，

接收端變換器包括接收線圈、接收端補償網絡（5）和雙向可控整流橋（6），

單位功率校正模塊（1），用于對電網輸出的交流電進行功率因數校正，得到校正后的直流電傳輸給準Z源變換器（2），還用于將升壓后的直流電進行功率因數校正，得到校正后的交流電傳輸給電網；

準Z源變換器（2），用于對校正后的直流電進行降壓調節，得到降壓后的直流電傳輸給高頻逆變模塊（3），還用于對高頻逆變模塊（3）輸出的直流電進行升壓調節，得到升壓后的直流電傳輸給單位功率校正模塊（1）；

高頻逆變模塊（3），用于對降壓后的直流電進行高頻逆變，得到高頻交流電傳輸給發射端LCC型補償網絡（4），還用于將發射端LCC型補償網絡（4）輸出的高頻諧振交流電整流成直流電傳輸給準Z源變換器（2）；

發射端LCC型補償網絡（4），用于將高頻交流電轉換成高頻諧振交流電發送至發射線圈，還用于通過發射線圈感應接收線圈上的高頻諧振交流電，將高頻諧振交流電傳輸給高頻逆變模塊（3）；

接收端補償網絡（5），用于通過接收線圈感應發射線圈上的高頻諧振交流電，將高頻諧振交流電傳輸給雙向可控整流橋（6），還用于將雙向可控整流橋（6）輸出的交流電轉換成高頻諧振交流電發送至接收線圈；

雙向可控整流橋（6），用于對高頻諧振交流電進行整流，得到直流電傳輸給電池，還用于對電池輸出的直流電進行逆變，得到交流電傳輸給接收端補償網絡（5）；

單位功率校正模塊（1）為由6個開關管和6個二極管組成的三相全橋逆變電路，所述6個開關管包括開關管S1、開關管S2、開關管S3、開關管S4、開關管S5和開關管S6，所述6個二極管包括二極管D1、二極管D2、二極管D3、二極管D4、二極管D5和二極管D6；

準Z源變換器（2）包括電容C1-C2、耦合電感L1-L2和開關管S7，

單位功率校正模塊（1）的正極輸出端同時連接電容C1的正極和耦合電感L1的一端，耦合電感L1的另一端同時連接電容C2的一端和開關管S7的一端，開關管S7的另一端同時連接耦合電感L2的一端和電容C1的負極，電感L2的另一端連接高頻逆變模塊（3）的正極輸入端，

電容C2的另一端同時連接單位功率校正模塊（1）的負極輸出端和高頻逆變模塊（3）的負極輸入端；

高頻逆變模塊（3）為由4個開關管和4個二極管組成的逆變電路，所述4個開關管包括開關管S8、開關管S9、開關管S10和開關管S11，所述4個二極管包括二極管D8、二極管D9、二極管D10和二極管D11；

所述調制方法為：

步驟1、將開關管S1-S11的開關狀態進行組合，形成18種開關狀態，所述18種開關狀態叫做18個扇區，以其中一個扇區為例，說明該扇區的調制方法；

步驟2、t₀時刻，開關管S4、開關管S6、開關管S2、開關管S7、開關管S8和開關管S11均導通，開關管S1、開關管S3、開關管S5、開關管S9和開關管S10均關斷，此時流過開關管S7的電流為零，因此，開關管S7實現零電流導通；

步驟3、t₁時刻，開關管S1、開關管S6、開關管S2、開關管S7、開關管S9和開關管S10均關斷，開關管S4、開關管S3、開關管S5、開關管S8和開關管S11均導通，沒有電流流過開關管S3和開關管S5，所以開關管S3和開關管S5實現零電流開通，由于反并聯二極管D6的導通，開關管S6兩端電壓被鉗制為零，所以開關管S6實現零電壓關斷，沒有電流流過開關管S2，因此開關管S2實現零電流關斷；

步驟4、t₂時刻，開關管S1、開關管S6、開關管S2、開關管S7、開關管S9和開關管S10均關斷，開關管S4、開關管S3、開關管S5、開關管S8和開關管S11均導通，流過開關管S7的電流為零，開關管S7實現零電流導通；

步驟5、t₃時刻，開關管S1、開關管S6、開關管S5、開關管S7、開關管S9和開關管S10均關斷，開關管S4、開關管S3、開關管S2、開關管S8和開關管S11均導通，此時與開關管S1-S6、開關管S8-S11連接的所有反并聯二極管均導通，由于導通的反并聯二極管D5鉗制作用，開關管S5關斷時能夠實現零電壓關斷，開關管S2能夠實現零電流開通；

步驟6、t₄時刻，開關管S1、開關管S6、開關管S5、開關管S7、開關管S8和開關管S11均關斷，開關管S4、開關管S3、開關管S2、開關管S9和開關管S10均導通，接收端變換器呈現感性狀態，開關管S8和S11零電流關斷，開關管S9和S10實現零電流開通；

步驟7、t₅時刻，開關管S1、開關管S6、開關管S5、開關管S8和開關管S11均關斷，開關管S4、開關管S3、開關管S2、開關管S7、開關管S9和開關管S10均導通，流過開關管S7的電流為零，因此，開關管S7實現零電流導通；

步驟8、t₆時刻，開關管S1、開關管S3、開關管S5、開關管S7、開關管S8和開關管S11均關斷，開關管S4、開關管S6、開關管S2、開關管S9和開關管S10均導通，開關管S3實現零電流關斷和零電壓關斷，開關管S6實現零電流開通和零電壓開通；

步驟9、t₇時刻，開關管S1、開關管S3、開關管S5、開關管S8和開關管S11均關斷，開關管S4、開關管S6、開關管S2、開關管S7、開關管S9和開關管S10均導通，開關管S7零電流開通。