[發明專利]一種基于串聯-串聯補償無線輸電系統及均流方法

有效

• 申請號: 202110631395.5
• 申請日: 2021-06-07
• 公開（公告）號: CN113346632B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 黃智聰;黃振威;徐海;楊洋
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H02J50/10
• 分類號: H02J50/10;H02J50/12;H02J50/70;H02M3/335
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 王東東

本發明公開了一種基于串聯?串聯補償無線輸電系統及均流方法，包括直流電壓源、串?串補償拓撲的磁耦合感應式電能傳輸變換器及多個LED模塊，所述串?串補償拓撲的磁耦合感應式電能傳輸變換器包括高頻全橋逆變電路、松耦合單元原邊補償網絡及兩線圈耦合單元；該系統無需要主動式控制，無需增加閉環反饋電路，具有結構簡單、成本低、操作方便等特點。此外，該系統的輸入電壓和電流始終保持同相位，既可以減少開關器件的伏安容量、節約器件成本，還可以避免無功環流造成的能量損耗，提高系統效率。

技術領域

本發明涉及無線電傳輸技術領域，具體涉及一種基于串聯-串聯補償無線輸電系統及均流方法。

背景技術

磁耦合感應式無線電能傳輸技術(Magnetically-Coupled?Inductive?WirelessPower?Transfer,MCI-WPT)，是一種無需物理接觸的磁耦合方式將電能傳輸的技術。該技術安全、可靠、環保、高效、靈活方便，無需傳統的直接電氣連接和機械插拔。因此，無線電能傳輸技術被人們認為是極具前景的技術，并受到科學家的廣泛關注研究。目前，MCI-WPT在可植入醫療設備、消費電子產品、電動汽車、水下作業、照明等領域得到廣泛應用，而且優勢明顯。

MCI-WPT供電系統需要實現對不同內阻的LED串實現均流輸出。目前，解決這個問題的主要有兩類方法：主動控制式和被動控制式。主動控制式需要用到多個自動調節器，比如與LED串聯的線性穩壓器和開關穩壓器。由于主動式控制用到的器件較多，因而主動式控制的供電系統的體積大、控制復雜度高、成本高。同時用于平衡電流的自動調節器本身也要消耗一些電能，導致整個系統的電能傳輸效率下降。

另一類是被動控制式。這類供電系統用到的均是電阻、電容、電感等的無控元件。有些被動控制式系統是通過附加鎮流器電阻器來實現對不同LED串電流的平衡，然而這會造成大量的電能損失。有些被動控制式系統為了避免平衡電流導致的電能損耗，通過在磁耦合感應式電能傳輸變換器兩端施加LCC-CLCL電路補償實現對不同LED串的電流平衡。但是，每串LED模塊均要附加一個LCL的補償電路，這使得整個電路結構復雜，消耗的器件多、成本高且精度低。

發明內容

為了克服現有技術存在的缺點與不足，本發明提供一種基于串聯-串聯補償無線輸電系統及均流方法。

本發明在保證不同LED串電流平衡的同時，以最低的成本、最高的效率、最簡單的結構、最穩定的性能提供一種能夠給多串不同內阻的LED負載相等電供電的無線電能傳輸系統。

本發明的技術方案如下：

一種基于串聯-串聯補償無線輸電系統，包括直流電壓源、串-串補償拓撲的磁耦合感應式電能傳輸變換器及多個LED模塊，所述串-串補償拓撲的磁耦合感應式電能傳輸變換器包括高頻全橋逆變電路、松耦合單元原邊補償網絡及兩線圈耦合單元；

具體連接方式為：

直流電壓源的輸出端與高頻全橋逆變電路的輸入端連接，直流電壓源的輸入端與高頻全橋逆變電路的輸出端連接，所述松耦合單元原邊補償網絡的一端與高頻全橋逆變電路的一橋臂連接，其另一端與兩線圈耦合單元的原邊線圈一側連接，兩線圈松耦合單元原邊線圈另一側與高頻全橋逆變電路的另一個橋臂連接，所述多個LED模塊的兩端分別與兩線圈松耦合單元副邊線圈的兩側連接。

進一步，所述松耦合單元原邊補償網絡包括原邊補償電容器。

進一步，所述多個LED模塊結構相同，均包括均流電容器及兩個LED發光單元，所述均流電容器的一端分別與兩個LED發光單元連接，均流電容器的另一端與兩線圈松耦合單元副邊線圈的一側連接。

進一步，兩個LED發光單元為反向并聯。

進一步，所述LED發光單元包括LED串、濾波電容器和電力二極管。

進一步，高頻全橋逆變電路的輸出電壓和電流同相位。