基于软开关的高频磁耦合谐振式无线能量传输装置制造方法及图纸

基于软开关的高频磁耦合谐振式无线能量传输装置，包括控制电路、驱动电路、逆变电路、谐振耦合电路和整流电路，装置的逆变电路采用了软开关结构，装置的谐振耦合电路采用了改进的T型补偿网络；控制电路的输出端与驱动电路的输入端建立连接，驱动电路的输出端与逆变电路的功率开关管连接，逆变电路和整流电路通过谐振耦合电路连接。本实用新型专利技术解决了现有磁耦合式无线电能传输装置高频损耗较大，谐振网络输出波形不稳定，传输效率低的问题。能够在高频（>200KHz）谐振的情况下稳定工作，降低了功率开关管的损耗，提高了磁耦合谐振式无线电能传输装置的传输效率，实现了对电能的充分利用，本实用新型专利技术额定谐振频率为300KHz。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉一种无线能量传输装置，属于能量传输的

技术介绍
随着环境污染的加剧以及全球变暖的现象日趋严重，电动汽车由于其完美的解决了尾气排放问题被各国政府所提倡，但电动汽车充电问题制约着其发展，目前的有线充电技术在安全性和灵活性方面有很大的局限性，新兴的无线充电技术才是电动汽车充电未来的发展方向。无线充电技术中最有前景的便是磁耦合式无线能量传输，它是利用逆变电路产生的高频交流电加在导线绕制形成的发射线圈、谐振电感与谐振电容共同组成的谐振体上，使其产生谐振，将在电场与磁场之中振荡产生的能量传递给由接收线圈、谐振电感与谐振电容组成的接收端，从而形成无接触式能量的传输，当发射端线圈所产生的频率与接收端线圈所产生的频率一致时，便发生了共振的物理现象，此时，接收端接收到的能量最大。但低频谐振时，无线能量传输的效率很低，实用性较差，提高电路谐振频率会极大的提高无线能量传输效率，但频率提高会使逆变桥的功率开关管能量损耗过大，甚至烧毁，还会使谐振网络输出波形不稳定，降低系统整体效率，增加电路运行风险。
技术实现思路
针对
技术介绍
存在的问题,本技术提供了一种基于软开关的高频磁耦合谐振式无线能量传输装置，并加入了新的T型谐振网络，解决了现有无线能量传输系统高频性能不稳定，传输效率低的问题。本技术的技术方案是：基于软开关的高频磁耦合谐振式无线能量传输装置，包括控制电路、驱动电路、逆变电路、谐振耦合电路和整流电路。所述驱动电路的驱动芯片包括信号输入端、故障输出端（3）、信号输出端（11），所述推挽电路包括信号输入端和信号输出端。驱动芯片的信号输出端（11）与推挽电路的信号输入端连接。所述控制电路的信号输出端与驱动电路信号输入端建立连接，控制电路信息接收端与驱动电路故障输出端（3）建立连接，驱动电路的输出端与逆变电路中的功率开关管对应建立连接。所述逆变电路包括四个功率开关管组成的高频逆变桥，四个储能电容（C6、C7、C8、C9），一个储能电感（L1），每个功率开关管并联一个储能电容。所述谐振耦合电路包括两个谐振补偿网络和一对耦合线圈，每个谐振补偿网络包括一个谐振电感和两个补偿电容，两个谐振电路通过耦合线圈建立连接。所述整流电路包括四个二极管组成的整流桥，一个滤波电感（L2）和一个滤波电容（C10），整流桥的输入端与谐振耦合电路连接，整流桥的输出端经滤波电容电感后与负载连接。所述二极管为快速恢复二极管，所述滤波电容为电解电容。本技术与现有技术相比具有以下效果：本技术相比传统的无线能量传输装置，增加了软开关技术与改进的T型补偿网络，能够提高装置的谐振频率，增加了能量传输效率。附图说明图1是本技术整体电路图。图2是驱动电路。图3是采用软开关技术的逆变电路。图4是谐振耦合电路。图5是控制电路波形。具体实施方式结合附图说明本技术的具体实施方式，本技术是基于软开关的高频磁耦合谐振式无线能量传输装置，包括控制电路、驱动电路、逆变电路、谐振耦合电路和整流电路。控制电路与驱动电路相连，驱动电路与逆变电路相连，逆变电路与谐振耦合电路相连，谐振耦合电路与整流电路相连。所述控制电路采用NXP公司生产的ARM内核单片机LPC812M101J为核心。所述驱动电路如图2所示.包括驱动芯片和推挽电路，驱动电路中包括驱动芯片和推挽电路，驱动芯片采用AVAGO公司生产的ACPL-333J高性能门极驱动芯片，推挽电路由ONSemiconductor公司生产的MJE15030和MJE15031型号的三极管组成。驱动芯片的信号输入端口（8）与控制电路相连，接收控制电路发送的PWM波形，故障输出端与控制电路连接，当驱动芯片的饱和电压输入端（14）上的电压超出内部参考电压6.5V时，（8）端口会由高阻态变为逻辑低电平，控制电路接收到低电平后发出信号使所有功率开关管关断，起到保护电路的作用。驱动芯片的信号输出端口（11）经过保护电阻与推挽电路连接，推挽电路的作用是提高驱动芯片的输出电流能力，推挽电路的输出端经过保护电阻与功率开关管的门极连接。所述逆变电路如图3所示，电路中的功率开关管选用Infineon公司生产的功率MOSFET开关管，漏源电压达到600V以上，每个功率开关管并联一个蓄能电容，同时逆变桥的输出端串联一个储能电感，整个逆变桥可以实现软开关。所述逆变耦合电路如图4所示，包括两个谐振补偿网络和一对耦合线圈，谐振补偿网络采用T型网络，能够在高频下输出稳定的谐振电流。所述控制电路的输出波形如图5所示，驱动波形的频率为300KHz，结合波形说明桥式逆变电路实现软开关的过程：在初始t0时刻，电容C8已完成充电过程，Q3两端电压从零上升至VCC，而由于C9已完成放电过程，因此Q4两端电压降为零，IAB流经Q1和Q4，AB两端电压为通入的直流电压VCC。开关模式1[t0-t1]时刻：在t1时刻，Q1关断，Q4依然导通，由于储能电感L1的存在，此时IAB基本上不发生变化，C6开始充电，电压逐渐上升，使得Q1实现了软关断,当t1时刻结束时，C7放电完成。开关模式2[t1-t2]时刻：在t2时刻，Q4关断，C7完成放电，在此时应使得死区时间大于t0时刻到t1时刻的时间差t01，以保证C7完全放电，Q2零电压开通。开关模式3[t2-t3]时刻：此时，Q4已经关断，Q2开通。在t2时刻，C8放电完成，C9充电完成。B点电压逐渐上升，从而Q4实现软关断。开关模式4[t3-t4]时刻：在t3时刻，C8电压降为零，实现Q3零电压开通。为保证Q3软开通，应在此时使得死区时间大于t1时刻到t2时刻的时间差t12。开关模式5[t4-t5]时刻：此时Q2、Q3导通，谐振电流IAB方向改变，反向开始增大。开关模式6[t5-t6]时刻：此时Q2、Q3导通，当达到t6时刻之后，Q2关断。由于该时刻由于储能电感L1的作用，使得C6进行放电，C7进行充电，故Q2实现软关断。在t6时刻结束后，整个逆变电路的开关模式完成了半个周期，开关模式进入下半个周期工作，其工作情况与上半个周期基本相似。所述的整流电路用于将谐振耦合电路输出的电能整流滤波后供给负载使用。其中整流二极管选用型号为APT30D100BCT快速恢复二极管，额定反向电压为1000V，额定正向导通电流为30A。本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于软开关的高频磁耦合谐振式无线能量传输装置,其特征是：包括控制电路、驱动电路、逆变电路、谐振耦合电路和整流电路，装置的逆变电路采用了软开关结构，装置的谐振耦合电路采用了改进的T型补偿网络；控制电路的输出端与驱动电路的输入端建立连接，驱动电路的输出端与逆变电路的功率开关管连接，逆变电路和整流电路通过谐振耦合电路连接。

【技术特征摘要】
1.基于软开关的高频磁耦合谐振式无线能量传输装置,其特征是：包括控制电路、驱动电路、逆变电路、谐振耦合电路和整流电路，装置的逆变电路采用了软开关结构，装置的谐振耦合电路采用了改进的T型补偿网络；控制电路的输出端与驱动电路的输入端建立连接，驱动电路的输出端与逆变电路的功率开关管连接，逆变电路和整流电路通过谐振耦合电路连接。2.根据权利要求1所述的基于软开关的高频磁耦合谐振式无线能量传输装置，其特征在于：所述的驱动电路包括驱动芯片和推挽电路，驱动芯片的输入端与控制电路的信号输出端连接，驱动芯片的故障输出端与控制电路芯片的I/O口连接，驱动芯片的信号输出端与推挽电路输入端连接，推挽电路输出端与逆...

【专利技术属性】
技术研发人员：王传宇，贾宗凯，曹嘉宝，陈嘉诚，周永勤，朱萌，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：新型
国别省市：黑龙江;23