[發(fā)明專利]一種基于多線圈解耦集成的緊湊型無線充電系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011380924.0
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112564309B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 伍敏;呂雙慶;趙晨旭;楊旭;陳文潔;王來利
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02J50/40;H02J7/00;B60L53/12
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

1.一種基于多線圈解耦集成的緊湊型無線充電系統(tǒng)，其特征在于，包括高頻逆變器電路、諧振網(wǎng)絡(luò)以及整流器電路；

高頻逆變器電路，將逆變器輸入側(cè)的直流電壓轉(zhuǎn)為高頻交流電壓，用于激勵諧振網(wǎng)絡(luò)；

諧振網(wǎng)絡(luò)，受高頻交流電壓激勵后，線圈產(chǎn)生高頻交流電流，激發(fā)高頻電磁場，使得副邊線圈感應(yīng)出高頻電壓，從而實現(xiàn)能量從原邊傳遞到副邊；

整流器電路，將諧振網(wǎng)絡(luò)輸出的高頻交流電壓，經(jīng)全橋整流后再經(jīng)過濾波電容得到直流電壓用于后級負(fù)載供電；

高頻逆變器電路由兩個并聯(lián)逆變器組成，逆變器采用的為全橋型逆變器，每個逆變器由四個功率管組成；

高頻逆變器電路具體包括兩個全橋逆變器并聯(lián)而成，逆變器一共包含八個功率管S₁-S₈；其中單個全橋逆變器由兩個橋臂組成，每個橋臂由上下兩個功率管構(gòu)成；在兩逆變器的輸入側(cè)并聯(lián)然后接入直流電源V_in，同時并聯(lián)母線電容C_d1和C_d2；逆變器的輸出端從橋臂中點(diǎn)引出，每個逆變器輸出端分別與一個雙側(cè)LCC補(bǔ)償?shù)闹C振網(wǎng)絡(luò)輸入端連接；

諧振網(wǎng)絡(luò)采用雙側(cè)LCC補(bǔ)償型的諧振網(wǎng)絡(luò)，諧振網(wǎng)絡(luò)具體包括兩個并聯(lián)的基于雙側(cè)LCC補(bǔ)償?shù)闹C振網(wǎng)絡(luò)，每個諧振網(wǎng)絡(luò)輸入側(cè)分別接一個高頻逆變器，輸出端接一個高頻整流器；其中兩個LCC補(bǔ)償?shù)闹C振網(wǎng)絡(luò)基本結(jié)構(gòu)一致，第一個諧振網(wǎng)絡(luò)中原邊補(bǔ)償線圈L_1pt并聯(lián)連接諧振電容C_1pt，然后串聯(lián)連接諧振電容C_1p，諧振電容C_1p同時串聯(lián)連接原邊主線圈L_1p，副邊主線圈L_1s先串聯(lián)連接副邊第一諧振電容C_1s，然后并聯(lián)連接副邊第二諧振電容C_1st，最后再串聯(lián)副邊補(bǔ)償線圈L_1st，副邊補(bǔ)償線圈L_1st的另一端連接整流器的橋臂中點(diǎn)；第二個諧振網(wǎng)絡(luò)中線圈與電容的電氣連接方式與第一個諧振網(wǎng)絡(luò)的連接方式相同；兩個諧振網(wǎng)絡(luò)中的線圈全部按照一定的相對位置集成在一起，使得集成的線圈之間不相互干擾；諧振網(wǎng)絡(luò)中的線圈結(jié)構(gòu)如下：原邊主線圈L_1p與副邊主線圈L_1s采用DD結(jié)構(gòu)的線圈，第二諧振網(wǎng)絡(luò)原邊主線圈L_2p與第二副邊主線圈L_2s采用單個矩形平面線圈，其余的補(bǔ)償線圈全部采用的DD結(jié)構(gòu)線圈；諧振網(wǎng)絡(luò)中同一邊的線圈的相對位置如下：原邊主線圈L_1p與第二諧振網(wǎng)絡(luò)原邊主線圈L_2p上下重疊放置，且中心點(diǎn)重合；原邊補(bǔ)償線圈L_1pt與第二諧振網(wǎng)絡(luò)中原邊補(bǔ)償線圈L_2pt分別放在原邊主線圈L_1p與第二諧振網(wǎng)絡(luò)原邊主線圈L_2p的x軸上靠邊位置；同時原邊補(bǔ)償線圈L_1pt和第二諧振網(wǎng)絡(luò)中原邊補(bǔ)償線圈L_2pt需要重疊合適的長度；在線圈下邊為鐵芯，鐵芯采用條狀磁芯拼接而成，用于增加原副邊主線圈的耦合系數(shù)，同時減小漏感，磁芯下邊為鋁板，用于屏蔽對外的電磁輻射；由于副邊的線圈集成方式與原邊的線圈一樣，線圈的相對位置一樣，與原邊不同的是，副邊磁芯放在線圈上邊，磁芯上邊為鋁板。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多線圈解耦集成的緊湊型無線充電系統(tǒng)，其特征在于，同一邊的補(bǔ)償線圈u需要重疊合適的間距放置，從而實現(xiàn)補(bǔ)償線圈的相互解耦；該重疊間距通過以下方法找到：先將兩DD極性線圈完全重合，再將兩DD極性線圈逐漸往分開的方向移動，在逐漸分開的過程中同時測量兩DD極性線圈的耦合系數(shù)，隨著兩線圈重疊距離d的減小，兩線圈耦合系數(shù)先減小到零隨后增加；記錄下該過程中耦合系數(shù)最小時對應(yīng)的重疊距離，該重疊距離即可使得兩線DD極性線圈的解耦。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多線圈解耦集成的緊湊型無線充電系統(tǒng)，其特征在于，整流器電路具體包括兩個高頻整流器，包含八個整流二極管D₁-D₈，然后每個全橋整流器橋臂由上下兩個二極管組成；兩個整流器輸出端并聯(lián)后接到負(fù)載，每個整流器輸入側(cè)的橋臂中點(diǎn)分別接到兩個諧振網(wǎng)絡(luò)的輸出兩端。