恒流恒压切换输出的无线电能传输系统技术方案

一种恒流恒压切换输出的无线电能传输系统，包括：逆变模组，包括直流电源、及高频逆变器；无线电能传输电路，包括初级线圈、及依次连接的次级线圈、调节模块、次级补偿电容、及次级补偿电感；次级线圈与初级线圈耦合；调节模块根据恒流充电状态及恒压充电状态的不同而调节自身容值；及整流模组，包括整流滤波电路、及电池负载。通过调节模块调节自身电容量，在次级线圈、次级补偿电容、及次级补偿电感的参数配合下，使恒流充电状态下，无线电能传输电路的输出电流与电池负载无关；在恒流充电状态下，无线电能传输电路的输出电压与电池负载无关，从而避免了对电池负载复杂的跟踪调节过程，简化了恒流恒压无线充电的实现。

【技术实现步骤摘要】
恒流恒压切换输出的无线电能传输系统
本技术涉及充电技术，特别是涉及一种恒流恒压切换输出的无线电能传输系统。
技术介绍
感应式无线电能传输技术是一种利用磁场等软介质实现非接触电能传输的新型供电技术，其以供电灵活、安全、稳定性高及环境亲和力强等优点广泛运用于医疗、消费电子产品、水下供电、电动车充电和轨道交通等领域。其中，运用感应式无线电能传输技术对电池进行无线充电，避免了传统插拔系统存在的接触火花和插头老化等弊端，发展前途巨大。为了实现电池安全充电，延长电池的使用寿命和充放电次数，通常主要包括恒流和恒压两个充电阶段。即在充电初期采用恒流模式，电池电压迅速增加；当电池电压达到充电设定电压时，采用恒压模式充电，充电电流逐渐减小直至达到充电截止电流，充电完成。也即对电池进行充电的感应式无线充电系统应能提供恒定的电流和电压。现有的无线充电系统的主要构成及工作过程为：工频交流电经过整流成为直流，经过逆变器后直流电逆变成高频交流电，高频交变电流注入初级线圈，产生高频交变磁场；次级线圈在初级线圈产生的高频磁场中感应出感应电动势，该感应电动势通过高频整流后向负载提供电能。由于负载(电池)的等效阻抗是变动的，所以在一定输入电压下系统难以输出负载所需的恒定电流或电压。为解决该问题，通常的方法有两种：一、在电路系统中引入闭环负反馈控制，如在逆变器前加入控制器调节输入电压或者采用移相控制，或者在次级线圈整流后加入DC-DC变换器；其缺陷是，增加了控制成本和复杂性，降低系统稳定性。二、采用变频控制，系统工作在两个不同频率点实现恒流和恒压输出，但是该方法会出现频率分叉现象，造成系统工作不稳定。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种控制简单且工作稳定的恒流恒压切换输出的无线电能传输系统。一种恒流恒压切换输出的无线电能传输系统，包括：逆变模组，包括直流电源、及将所述直流电源逆变为高频交流的高频逆变器；无线电能传输电路，包括连接所述逆变模组的初级线圈、及依次连接的次级线圈、调节模块、次级补偿电容、及次级补偿电感；所述次级线圈与所述初级线圈耦合；所述调节模块根据恒流充电状态及恒压充电状态的不同而调节自身容值；及整流模组，包括整流滤波电路、及电池负载；所述整流滤波电路接收经所述次级补偿电感输出的高频交流。上述恒流恒压切换输出的无线电能传输系统，通过在恒流充电状态下，调节模块调节自身电容量，在次级线圈、次级补偿电容、及次级补偿电感的参数配合下，使无线电能传输电路的输出电流与电池负载无关，实现恒流充电；在恒流充电状态下，调节模块调节自身电容量，在次级线圈、次级补偿电容、及次级补偿电感的参数配合下，使无线电能传输电路的输出电压与电池负载无关，从而实现恒压充电；由于避免了对电池负载复杂的跟踪调节过程，从而简化了恒流恒压无线充电的实现。在其中一个实施例中，所述整流滤波电路设有第一交流输入端及第二交流输入端；所述次级线圈的一端与所述次级补偿电感的一端之间连接所述调节模块；所述次级补偿电感的另一端连接所述整流滤波电路的第一交流输入端；所述次级线圈的另一端连接所述整流滤波电路的第二交流输入端；所述调节模块与所述次级补偿电感之间的节点连接所述次级补偿电容的一端，所述次级补偿电容另的一端连接所述整流滤波电路的第二交流输入端。在其中一个实施例中，所述调节模块包括次级恒压补偿电容、及与所述次级恒压补偿电容并联的第一受控单元；所述次级线圈的一端与所述次级补偿电感的一端之间连接所述次级恒压补偿电容。在其中一个实施例中，所述第一受控单元包括次级并联补偿电容、及与所述次级并联补偿电容串联的第一切换开关。在其中一个实施例中，所述调节模块还包括第一控制器，所述第一控制器控制所述第一切换开关的通断。在其中一个实施例中，在充电初期，所述第一控制器控制所述第一切换开关导通；在充电后期，所述第一控制器控制所述第一切换开关分断。在其中一个实施例中，所述调节模块包括次级恒流补偿电容、及与所述次级恒流补偿电容串联的第二受控单元；所述次级恒流补偿电容及所述第二受控单元串联在所述次级线圈与所述次级补偿电容之间。在其中一个实施例中，所述第二受控单元包括次级串联补偿电容、及与所述次级串联补偿电容并联的第二切换开关。在其中一个实施例中，所述调节模块还包括第二控制器，所述第二控制器控制所述第二切换开关的通断。在其中一个实施例中，在充电初期，所述第二控制器控制所述第二切换开关导通，在充电后期，所述第二控制器控制所述第二切换开关分断。附图说明图1为本技术的一较佳实施例的恒流恒压切换输出的无线电能传输系统的简化电路图；图2为图1所示的恒流恒压切换输出的无线电能传输系统的T型等效电路图；图3为图1所示的恒流恒压切换输出的无线电能传输系统在一种实施下的具体电路图；图4为图1所示的恒流恒压切换输出的无线电能传输系统在另一种实施下的具体电路图。具体实施方式为了便于理解本技术，下面将对本技术进行更全面的描述。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本技术的公开内容的理解更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。请参阅图1，为本技术一较佳实施方式的恒流恒压切换输出的无线电能传输系统100，用于实现电能的无线传输。该恒流恒压切换输出的无线电能传输系统100包括：逆变模组10，包括直流电源E、及将直流电源E逆变为高频交流的高频逆变器H；无线电能传输电路20，包括连接逆变模组10的初级线圈LP、及依次连接的次级线圈LS、调节模块40、次级补偿电容Cf、及次级补偿电感Lf；次级线圈LS与初级线圈LP耦合；调节模块40根据恒流充电及恒压充电的不同而调节自身容值；及整流模组30，包括整流滤波电路D、及电池负载Z；整流滤波电路D接收经次级补偿电感Lf输出的高频交流。通过在恒流充电状态下，调节模块40调节自身电容量，在次级线圈LS、次级补偿电容Cf、及次级补偿电感Lf的参数配合下，使无线电能传输电路20的输出电流与电池负载Z无关，实现恒流充电；在恒流充电状态下，调节模块40调节自身电容量，在次级线圈LS、次级补偿电容Cf、及次级补偿电感Lf的参数配合下，使无线电能传输电路20的输出电压与电池负载Z无关，从而实现恒压充电；由于避免了对电池负载Z复杂的跟踪调节过程，从而简化了恒流恒压无线充电的实现。本实施方式的实现原理如下：请参阅图2，将逆变模组10等效为交流电源Vi，初次线圈及次级线圈LS进行T型等效，得到励磁电感L＝M，初级漏感LP-M，次级漏感LS-M，整流模组30等效为负载R，运用网孔电流法对图2所示电路列写方程组，即其中ω为系统工作角频率，为直流电源E的输出电压值，M为初级线圈LP与次级线圈LS的互感值，IB为设定充电电流，CS为调节模块40的等效电容值。求解方程组(1)可以得到无线电能传输电路20输出电流为：其中XM＝ωM，XM＝ωM，若式(2)中负载R的系数项满足即时，无线电能传输电路20输出与负载R无关的电流，将满足式(3)取值的记为即将式(4)代入式(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种恒流恒压切换输出的无线电能传输系统，其特征在于，包括：逆变模组，包括直流电源、及将所述直流电源逆变为高频交流的高频逆变器；无线电能传输电路，包括连接所述逆变模组的初级线圈、及依次连接的次级线圈、调节模块、次级补偿电容、及次级补偿电感；所述次级线圈与所述初级线圈耦合；所述调节模块根据恒流充电状态及恒压充电状态的不同而调节自身电容值；及整流模组，包括整流滤波电路、及电池负载；所述整流滤波电路接收经所述次级补偿电感输出的高频交流。

【技术特征摘要】
1.一种恒流恒压切换输出的无线电能传输系统，其特征在于，包括：逆变模组，包括直流电源、及将所述直流电源逆变为高频交流的高频逆变器；无线电能传输电路，包括连接所述逆变模组的初级线圈、及依次连接的次级线圈、调节模块、次级补偿电容、及次级补偿电感；所述次级线圈与所述初级线圈耦合；所述调节模块根据恒流充电状态及恒压充电状态的不同而调节自身电容值；及整流模组，包括整流滤波电路、及电池负载；所述整流滤波电路接收经所述次级补偿电感输出的高频交流。2.根据权利要求1所述的恒流恒压切换输出的无线电能传输系统，其特征在于，所述整流滤波电路设有第一交流输入端及第二交流输入端；所述次级线圈的一端与所述次级补偿电感的一端之间连接所述调节模块；所述次级补偿电感的另一端连接所述整流滤波电路的第一交流输入端；所述次级线圈的另一端连接所述整流滤波电路的第二交流输入端；所述调节模块与所述次级补偿电感之间的节点连接所述次级补偿电容的一端，所述次级补偿电容另的一端连接所述整流滤波电路的第二交流输入端。3.根据权利要求2所述的恒流恒压切换输出的无线电能传输系统，其特征在于，所述调节模块包括次级恒压补偿电容、及与所述次级恒压补偿电容并联的第一受控单元；所述次级线圈的一端与所述次级补偿电感的一端之间连接所述次级恒压补偿电容。4.根据权利要求3所述的恒流恒压切换输出的...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐海波，麦瑞坤，张友源，陈熙，李绍辉，
申请(专利权)人：易事特集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44