一种基于无线电能传输的类LLC电路制造技术

一种基于无线电能传输的类LLC电路，包括类LLC逆变驱动模块（１）、无线电能传输模块（２）和整流滤波模块（３），该电路在LLC电路软开关驱动下完成无线电能传输任务。该电路包括用于逆变，将直流转变成高频交流同时完成软开关驱动的类LLC逆变驱动模块；用于高频交流状态下的强磁耦合无线电能传输及变压的无线电能传输模块，以及用于交流转变成直流的整流滤波模块。本发明专利技术采用强磁耦合无线电能传输技术，实现了类似LLC软开关技术的无线电能传输任务；电路结构新颖、可靠、实用。本发明专利技术适用于各类传统电力电子变换领域及新能源领域，如光伏、燃料电池、超级电容等场合可广泛应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于无线电能传输的类LLC电路，属于无线电能传输变换

技术介绍
无线电能传输技术由于采用的是高频谐振方案，要求发送线圈的前端驱动有很高的频率，而高频往往带来电磁干扰及开关损耗的升高，造成效率下降及严重的散热问题。LLC软开关技术在电力电子
中用途极广，也较为成熟，因而考虑将无线电能传输技术与LLC软开关技术相结合以推动两者的应用。在各类传统电力电子领域及新能源领域，此项技术都可以有很好的应用前景。LLC电路已有相当广泛应用并取得不少研究成果。其中有对LLC半桥式谐振变换器参数模型与设计进行研究的，如有王镇道、赵亚魁、章兢等人，“LLC半桥式谐振变换器参数模型与设计”，电工技术学报，第27卷第12期，2012.7，PP: 51~55。有研究人员提出一种应用于超宽输入范围的变拓扑LLC电路，如廖政伟、张雪、尤伟等人，“应用于超宽输入范围的变拓扑LLC电路”，浙江大学学报:工学版，第47卷第12期，2013.12，PP:2073~2079。将LLC软开关技术用于强磁耦合无线电能传输变换技术尚未见报道。强磁耦合无线电能传输变换技术是一项极有前途的高新技术，有着极为广泛应用前景，将此两项技术结合，可以实现无线电能传递的同时，降低开关损耗及电磁干扰，提高系统效率和电磁兼容性，推动无线电能技术的工业应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是，提出一种基于无线电能传输的类LLC电路与方法，将LLC电路用于无线电能传输技术，降低开关损耗及电磁干扰，提高系统效率和电磁兼容性。实现本专利技术的技术方案是，本专利技术一种基于无线电能传输的类LLC电路包括: 类LLC逆变驱动模块，用于将直流转变成高频交流的以驱动原边线圈，为无线电能传输创造条件。无线电能传输模块，利用原、副边的高频谐振磁耦合进行能量传递；实现高频交流状态下的无线电能传输，同时完成输入、输出隔离与变压任务。整流滤波模块，用于将交流整流转变成直流并滤除高频交流分量。本专利技术电路的类LLC逆变驱动模块的输入端连接直流输入的正负极；类LLC逆变驱动模块的输出端连接无线电能传输模块的输入端；无线电能传输模块的输出端连接整流滤波模块的输入端；整流滤波模块得到最终输出的直流电压。本专利技术电路的类LLC逆变驱动模块与无线电能传输模块共同构成类LLC软开关电路。 本专利技术电路的类LLC逆变驱动模块采用全桥方案，所述模块电路包括金属氧化物半导体场效应晶体管Q1~Q4，电容C1~C4。由于对于LLC电路而言，所有寄生元件，包括所有半导体器件的结电容和变压器的漏磁电感和激磁电感，都可用于实现零电压开关ZVS。因而，电容C1~C4可以是场效应晶体管Q1~Q4的结电容而无外置电容，或者是外置电容与场效应晶体管Q1~Q4结电容两者之和。同理，所述类LLC电路中的电感Lr可以是包括无线电能传输原、副边等效漏感在内的杂散电感，实际并无外置物理电感；也可以是按照实际需求加入外置电感与杂散电感之和。本专利技术的类LLC逆变驱动模块也可采用半桥拓扑方案。本专利技术的类LLC逆变驱动模块中，直流输入端正极连接电容Cl和金属氧化物半导体场效应晶体管Ql的漏极；直流输入端负极连接电容C2和金属氧化物半导体场效应晶体管Q2的源极；金属氧化物半导体场效应晶体管Ql、Q2串联形成一个桥臂，电容Cl与Ql并联，电容C2与Q2并联；金属氧化物半导体场效应晶体管Q3、Q4串联形成另一个桥臂，此两桥臂并联，电容C3与Q3并联，电容C4与Q4并联；金属氧化物半导体场效应晶体管Ql、Q3的公共端INVl及Ql、Q3的公共端的公共端INV2为该模块的输出端。金属氧化物半导体场效应晶体管Q1~Q4的驱动端一栅极G1~G4分别控制场效应管Q1~Q4的开通与关断，构成LLC软开关，使输出到无线电能传输模块的原边线圈形成高频振荡，实现无线电能传输的电源驱动。金属氧化物半导体场效应晶体管Q1~Q4型号相同；电容C1~C4均为其结电容或结电容与外置电容之和，且如加入外置电容，则为高频电容。本专利技术电路的无线电能传输模块包括发送部分与接收部分，原边线圈Coill和谐振电容C5构成发送部分，副边线圈Coil2和谐振电容C6构成接收部分。发送部分采用串联谐振方式，以利于LLC电路的设计。接收部分可以是并联方式或串联方式。由原边线圈Coill与谐振电容C5构成谐振电路；G1~G4为场效应晶体管Q1~Q4的栅极输入端，使原边线圈Coill与谐振电容C5形成高频振荡，为强磁谐振耦合进行无线电能传输变换提供条件。本专利技术的有益效果是，本专利技术采用LLC软开关技术实现无线电能传输的电源驱动，可以有效降低开关损耗提高系统效率并降低电磁干扰，该电路可靠、实用。本专利技术适用于各类传统电力电子领域及新能源领域，具有良好的应用前景。【附图说明】图1为本专利技术一种基于无线电能传输的类LLC电路示意图； 图2为本专利技术一种基于无线电能传输的类LLC电路结构； 图中，I是类LLC逆变驱动模块；2是无线电能传输模块；3是整流滤波模块。【具体实施方式】本专利技术实施例结合附图进一步说明。如图2所示，其中I为类LLC逆变驱动模块:1η+与In-分别为直流输入端的正极和负极；Q1~Q4为同型号金属氧化物半导体场效应管MOSFET ；INV1与INV2为类LLC逆变驱动模块的输出端。类LLC逆变驱动模块电路通过栅极输入端G1~G4分别控制场效应管Q1~Q4的开通与关断，进而控制此模块的输出，其控制与设计与非无线电能传输方案的传统LLC电路类同。图2中2所示部分为无线电能传输模块部分。Coill为原边线圈，C5为原边谐振电容，原边采用串联方案，C5外置。Coi 12为副边线圈，C6为副边谐振电容，原边采用并联方案，C5与C6可以采用外置方案以便于设计时调整谐振频率，但也可以无物理电容，只采用线圈自身分布电容，实际方案依据工程实际需求。实际应用中，副边也可采用串联方案。图2中3所示部分为整流滤波模块，采用全桥整流与LC滤波方式。本实施例电路的整流滤波模块采用全桥整流和LC低通滤波器。由于其副边谐振电路输出为谐振高频交流，需要由二极管D1~D4构成的全桥整流电路进行整流得到直流再经LC低通滤波器得到直流输出。D1~D4均采用超快恢复二极管；电感L采用高频电感，电容C采用高频金属薄膜电容或是高频金属薄膜电容加电解电容构成的电容组合，具体实施方案根据实际需求及成本进行设计。【主权项】1.一种基于无线电能传输的类LLC电路，其特征在于，所述电路包括: 类LLC逆变驱动模块，用于将直流逆变成高频交流，驱动无线电能传输原边线圈，为无线电能传输创造条件； 无线电能传输模块，利用原、副边的高频谐振磁耦合进行能量传递，实现高频交流状态下的无线电能传输； 整流滤波模块，用于交流转变成直流并滤除高频交流谐波分量。2.根据权利要求1所述一种基于无线电能传输的类LLC电路，其特征在于，所述类LLC逆变驱动模块连接无线电能传输模块；无线电能传输模块连接整流滤波模块；直流输入的正极和负极分别连接类LLC逆变驱动模块的输入端；类LLC逆变驱动模块的输出端连接无线电能传输模块的输入端；无线电能传输模块的输出端连接整流滤波模块的输入端；整流滤波模块输出变换后的直流电压。3.根据权利要求1所述一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于无线电能传输的类LLC电路，其特征在于，所述电路包括：类LLC逆变驱动模块，用于将直流逆变成高频交流，驱动无线电能传输原边线圈，为无线电能传输创造条件；无线电能传输模块，利用原、副边的高频谐振磁耦合进行能量传递，实现高频交流状态下的无线电能传输；整流滤波模块，用于交流转变成直流并滤除高频交流谐波分量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘珺，
申请(专利权)人：华东交通大学，
类型：发明
国别省市：江西;36