一种无线充电系统的接收端、发射端及无线充电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种无线充电系统的接收端、发射端及无线充电系统，接收端包括：接收线圈、整流器和接收端控制器；接收线圈接收交变磁场并输出交流电；整流器，用于将来自接收线圈的交流电整流为直流电；接收端控制器，用于根据发射端控制器发送的目标阻抗调节接收端反射到发射端的反射阻抗以使发射端的逆变器实现零电压开关；桥臂电压为全桥整流器的两个桥臂中点之间的电压或者为半桥整流器的单个桥臂中点与地之间的电压。调节接收端反射到发射端的反射阻抗，进而调节发射端的逆变器的等效输出阻抗，使逆变器的可控开关管实现零电压开关，发射端需要的反射阻抗作为目标阻抗，使接收端根据目标阻抗调节自身的实际反射阻抗使其满足发射端的要求。

A Receiver, Transmitter and Wireless Charging System of Wireless Charging System

【技术实现步骤摘要】
一种无线充电系统的接收端、发射端及无线充电系统
本专利技术涉及电力电子
，尤其涉及一种无线充电系统的接收端、发射端及无线充电系统。
技术介绍
随着现代社会能源短缺和环境污染问题的加剧，电动汽车作为新能源汽车一经推出便受到了各界的广泛关注。但现有电动汽车大多受到电池容量的限制，行驶里程较短，同时电动汽车的电池充电时间长、相应的充电站资源贫乏，成为制约电动汽车应用和普及的最大瓶颈。电动汽车的电池充电方法通常包括：接触式充电和无线充电。其中，接触式充电采用插头与插座的金属接触来导电，无线充电是以耦合的交变磁场为媒介实现电能的传递。与接触式充电相比，无线充电拥有众多优点，成为未来电动汽车充电的主流方式。下面结合附图介绍无线充电系统的工作原理。参见图1，该图为无线充电系统的示意图。无线充电系统包括发射端和接收端。其中发射端包括：逆变器H1、发射端补偿网络100、发射端控制器400和发射线圈Ct。接收端包括：整流器H2、接收端补偿网络200和接收端控制器300。由于H1连接的是直流电源，因此H1用于将直流电逆变为交流电。发射端补偿网络100对H1输出的交流电进行补偿后输出给发射线圈Ct，发射线圈Ct用于将所述交流电以交变磁场形式发射出去。接收端的接收线圈Cr用于接收交变磁场并输出交流电，接收端补偿网络200用于对交流电进行补偿后输出给整流器H2，H2用于将交流电整流为直流电提供给负载。其中，H1包括四个可控开关管Q1-Q4，H2包括四个可控开关管S1-S4。由于可控开关管在开关过程中会产生损耗，因此，希望可控开关管在开关过程中产生的损耗越少越好，从而可以提高无线充电系统的工作效率。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的以上技术问题，本专利技术提供一种无线充电系统的接收端、发射端及无线充电系统，能够保证发射端的逆变器实现零电压开关，降低可控开关管产生的损耗，从而提升无线充电系统的工作效率。第一方面，本申请实施例提供一种无线充电系统的接收端，包括：接收线圈、整流器和接收端控制器；接收线圈接收交变磁场并输出交流电；整流器将来自接收线圈的交流电整流为直流电；接收端控制器根据发射端控制器发送的目标阻抗调节接收端反射到发射端的反射阻抗以使发射端的逆变器实现零电压开关；整流器可以为全桥整流器，也可以为半桥整流器，当整流器为全桥整流器时，桥臂电压为全桥整流器的两个桥臂中点之间的电压；当整流器为半桥整流器时，桥臂电压为半桥整流器的单个桥臂中点与地之间的电压。该接收端通过调节接收端反射到发射端的反射阻抗，进而调节发射端的逆变器的等效输出阻抗，从而使逆变器的可控开关管实现零电压开关而接收端调节反射阻抗是以发射端发送的目标阻抗为基础，即发射端需要的反射阻抗作为目标阻抗，使接收端根据目标阻抗调节自身的实际反射阻抗使其满足发射端的要求。当逆变器的等效输出阻抗呈现阻感性时，可以使逆变器的可控开关管实现零电压开关。优选地，接收端控制器具体用于：根据目标阻抗获得对应的整流器的目标输入阻抗；获得整流器的等效输入阻抗，将整流器的目标输入阻抗和等效输入阻抗进行比较，根据比较结果调整整流器的输入电流与桥臂电压之间的相位差，以使反射阻抗与目标阻抗一致。调整整流器的输入电流与桥臂电压之间的相位差，目的是使接收端的反射阻抗与目标阻抗一致。其中，整流器的等效输入阻抗可以根据整流器的输入电流和桥臂电压获得，即桥臂电压除以输入电流即为等效输入阻抗。优选地，接收端控制器具体用于：将整流器的等效输入阻抗与目标输入阻抗进行比较，当整流器的等效输入阻抗呈现的容性大于目标输入阻抗呈现的容性时，减小整流器的输入电流和桥臂电压之间的相位差，反之增大加整流器的输入电流和桥臂电压之间的相位差。优选地，整流器的等效输入阻抗呈现的容性大于目标阻抗呈现的容性，具体为：整流器的等效输入阻抗的虚部为负值，目标阻抗的虚部为负值，且整流器的等效输入阻抗的虚部的绝对值大于目标阻抗的虚部的绝对值。优选地，还包括：接收端LCC补偿网络；接收端LCC补偿网络连接在接收线圈和整流器之间，用于将接收线圈输出的交流电进行补偿后发送给整流器。LCC补偿网络包括三个支路，即一个感性支路和两个容性支路，而且三个支路所呈现的阻抗模值相等。一般接收端和发射端的补偿网络的架构相同，即均为LCC补偿网络。优选地，接收端控制器，具体用于根据目标阻抗、接收端LCC补偿网络中各支路的阻抗的模值、以及发射线圈和接收线圈之间的互感获得整流器的目标输入阻抗。第二方面，本申请实施例还提供一种无线充电系统的发射端，包括：发射线圈、逆变器和发射端控制器；逆变器将直流电源输出的直流电逆变为交流电；发射线圈将交流电以交变磁场的形式进行发射；发射端控制器根据逆变器的输入电压、逆变器的两个桥臂之间的相位差和无线充电系统需要输出的功率获得目标阻抗，将目标阻抗发送给接收端控制器，以使接收端控制器控制接收端的反射阻抗与目标阻抗一致。发射端可以获得自身需要的反射阻抗，作为目标阻抗发送给接收端控制器，通过接收端反射的反射阻抗来使发射端的逆变器的等效输出阻抗呈现阻感性时，可以使逆变器的可控开关管实现零电压开关。优选地，发射端控制器，还用于根据发射端的输出电压和输出电流获得接收端的反射阻抗，将接收端的反射阻抗与目标阻抗进行比较，如果一致，则向接收端控制器发送结束调整整流器的输入电流和桥臂电压之间的相位差。第三方面，本申请实施例还提供一种无线充电系统，包括动力电池组、以上介绍的接收端和以上介绍的发射端；接收端为动力电池组进行充电。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下优点：该接收端通过调节接收端反射到发射端的反射阻抗，进而调节发射端的逆变器的等效输出阻抗，从而使逆变器的可控开关管实现零电压开关(ZVS，ZeroVoltageSwitch)。而接收端调节反射阻抗是以发射端发送的目标阻抗为基础，即发射端需要的反射阻抗作为目标阻抗，使接收端根据目标阻抗调节自身的实际反射阻抗使其满足发射端的要求。当逆变器的等效输出阻抗呈现阻感性时，可以使逆变器的可控开关管实现ZVS。当逆变器的可控开关管实现ZVS时，可以降低可控开关管在工作过程中产生的功耗，进而提升无线充电系统的工作效率。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为一种无线充电系统的示意图；图2为本申请实施例提供的一种无线充电系统的接收端的示意图；图3为本申请实施例提供的整流器的桥臂电压和输入电流的波形图；图4为本申请实施例提供的补偿网络为LCC结构的示意图；图5为本申请实施例提供的发射端和接收端均是LCC补偿网络的示意图；图6为本申请实施例提供的补偿网络为LCC无线充电系统等效示意图；图7为本申请实施例提供的接收端控制器调节反射阻抗的流程图；图8a本申请实施例提供的接收端的等效电路图；图8b为本申请实施例提供的无线充电系统中的发射端示意图；图9为本申请实施例提供的发射端的等效电路图；图10为与图9对应的第三支路的电压和电流的波形图；图11为本申请实施例提供的逆变器的桥臂电压U1和整流器的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线充电系统的接收端，其特征在于，包括：接收线圈、整流器和接收端控制器；所述接收线圈，用于接收交变磁场并输出交流电；所述整流器，用于将来自所述接收线圈的交流电整流为直流电；所述接收端控制器，用于根据发射端控制器发送的目标阻抗调节所述接收端反射到所述发射端的反射阻抗以使所述发射端的逆变器实现零电压开关；所述桥臂电压为全桥整流器的两个桥臂中点之间的电压或者为半桥整流器的单个桥臂中点与地之间的电压。

【技术特征摘要】
1.一种无线充电系统的接收端，其特征在于，包括：接收线圈、整流器和接收端控制器；所述接收线圈，用于接收交变磁场并输出交流电；所述整流器，用于将来自所述接收线圈的交流电整流为直流电；所述接收端控制器，用于根据发射端控制器发送的目标阻抗调节所述接收端反射到所述发射端的反射阻抗以使所述发射端的逆变器实现零电压开关；所述桥臂电压为全桥整流器的两个桥臂中点之间的电压或者为半桥整流器的单个桥臂中点与地之间的电压。2.根据权利要求1所述的接收端，其特征在于，所述接收端控制器，具体用于：根据所述目标阻抗获得对应的所述整流器的目标输入阻抗；获得所述整流器的等效输入阻抗，将所述整流器的所述目标输入阻抗和所述等效输入阻抗进行比较，根据比较结果调整所述整流器的输入电流与桥臂电压之间的相位差，以使所述反射阻抗与所述目标阻抗一致。3.根据权利要求2所述的接收端，其特征在于，所述接收端控制器，具体用于：将所述整流器的等效输入阻抗与所述目标输入阻抗进行比较，当所述整流器的等效输入阻抗呈现的容性大于所述目标输入阻抗呈现的容性时，减小所述整流器的所述输入电流和所述桥臂电压之间的相位差，反之增大加所述整流器的所述输入电流和所述桥臂电压之间的相位差。4.根据权利要求3所述的接收端，其特征在于，所述整流器的等效输入阻抗呈现的容性大于所述目标阻抗呈现的容性，具体为：所述整流器的等效输入阻抗的虚部为负值，所述目标阻抗的虚部为负值，且所述整流器的等效输入阻抗的虚部的绝对值大于所述目标阻抗的虚部的绝对值。5.根据权利要求2所述的接收端，其特征在于，还...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛云鹤，武志贤，曾晓生，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44