一种基于改进型Z源网络的无线充电电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于改进型Z源网络的无线充电电路，包括发射电路和接收电路，发射电路包括原边整流滤波电路、改进型Z源网络电路、高频逆变桥电路、原边LCC网络电路，接收电路包括副边LCC网络电路和副边整流滤波电路；针对现有技术中存在的如果要实现电能的大功率和远距离无线传输，其效率必然降低，如果要实现电能的高效率无线传输，必须减小其传输距离和功率等级的问题，本实用新型专利技术提供一种基于改进型Z源网络的无线充电电路，能在进行远距离无线充电时，保证高功率和高效率。

A wireless charging circuit based on improved Z-source network

【技术实现步骤摘要】
一种基于改进型Z源网络的无线充电电路
本技术属于无线充电领域,尤其涉及一种基于改进型Z源网络的无线充电电路。
技术介绍
随着传统能源日渐枯竭、污染问题越发严重以及社会经济与科学技术的迅猛发展，电能作为一种经济、实用、清洁、易控和转换的能量形态在工业、交通、生活等领域发挥着极其重要的作用，且获取方式绿色多样(如水利发电、核能发电、风力发电、太阳能发电等)，成为人们赖以生存的能源。但电能的传统导线传输方式有着难以避免的缺点，而相比于导线输电，无线电能传输(WirelessPowerTransfer,WPT)方式具有占地面积少、安全便捷、无机械磨损、抗腐蚀氧化性好、无火花触电危险、应用灵活、环境适应能力强等无可比拟的优势。现今无线电能传输技术逐渐应用于多个领域，比如家电及消费电子领域、植入式医疗设备、电动交通领域、特殊应用等，但是，值得注意的是，目前无线充电的应用范围比较小，应用场合少。目前无线充电应用最广泛的场合为手机无线充电领域，这是因为手机无线充电的功率小，距离近，容易实现电能以较高效率的输送。然而，在大功率、远距离充电的场合时，无线充电则很少被实际使用，即使是在电动汽车领域，更多也只是停留在实验验证和小规模试用阶段，并没有大规模推广，一个很重要的原因在于无线充电的功率、距离和效率三者不能兼得。以现有技术中传统LCC无线充电电路为例，如果要实现电能的大功率和远距离无线传输，其效率必然降低，如果要实现电能的高效率无线传输，也只能减小其传输距离和功率等级。因此为了能够在高效率的情况下使用大功率无线充电技术，只能用若干台较小功率等级无线充电设备并联，这不但增大体积，使得功率密度较低，也极大的增加了成本。如果能同时满足功率、距离和效率三者之间的关系，则能够为无线充电的大规模实际应用奠定良好的基础。
技术实现思路
针对现有技术中存在的如果要实现电能的大功率和远距离无线传输，其效率必然降低，如果要实现电能的高效率无线传输，必须减小其传输距离和功率等级的问题，本技术提供一种基于改进型Z源网络的无线充电电路，能在进行远距离无线充电时，保证高功率和高效率。本技术为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：一种基于改进型Z源网络的无线充电电路，包括发射电路和接收电路；所述发射电路包括原边整流滤波电路、改进型Z源网络电路、高频逆变桥电路、原边LCC网络电路；所述接收电路包括副边LCC网络电路和副边整流滤波电路；所述原边整流滤波电路，用于将输入的交流电转换为直流电；所述改进型Z源网络电路，用于通过高频逆变桥电路产生的零矢量将原边整流滤波电路输出的直流电进行电压的泵升，转换为高压电；所述高频逆变桥电路，用于将改进型Z源网络电路输出的高压电换转为高频电压；所述原边LCC网络电路，用于将高频逆变桥电路输出的高频电压变换为谐振电流；所述原边LCC谐振网络电路与副边的LCC网络之间形成谐振，用于将谐振电流以电能形式传输至副边LCC网络电路；所述副边LCC网络电路，用于将从原边LCC网络电路接收的电能转换为谐振电流；所述副边整流滤波电路，用于将副边LCC网络电路输出的谐振电流转换为稳定的直流电。对本技术技术方案的进一步改进，所述原边整流滤波电路为单相整流滤波电路或三相整流滤波电路，所述副边整流滤波电路为单相整流滤波电路。原边整流滤波电路为单相整流滤波电路或三相整流滤波电路，可将输入的单相的市电或者三相的工业用电转换为直流电，作为后续电路的直流输入。对本技术技术方案的进一步改进，所述原边整流滤波电路为单相整流滤波电路，包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4和滤波电容C0，所述二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4为桥式连接，输出端连接滤波电容C0，其中二极管D1和二极管D2构成一个桥臂，二极管D3和二极管D4构成另一个桥臂；所述副边整流滤波电路与原边整流滤波电路结构相同。原边整流滤波电路和副边整流滤波电路均为单相整流滤波电路，由四个二极管和滤波电容组成，可将输入的单相的市电转换为直流电，作为后续电路的直流输入。对本技术技术方案的进一步改进，所述改进型Z源网络电路，包括线圈LZ1和线圈LZ2构成的变压器TZ1、电感LZ3、二极管DZ1、电容CZ1和电容CZ2；所述电感LZ3一端接滤波电容C0的正极，另一端接电容CZ1的阳极；所述二极管DZ1一端接电感LZ3和电容CZ1的连接处，另一端接线圈LZ1的同名端；所述线圈LZ1异名端与线圈LZ2的同名端相连，线圈LZ1的同名端接二极管DZ1的阴极，线圈LZ2的异名端接高频逆变桥电路的输入端并与电容CZ1的阴极相连；所述电容CZ2的阳极与线圈LZ1和线圈LZ2的连接处相连，阴极与电容C0的阴极相连。改进型Z源网络电路，可实现对原边整流滤波电路输出的直流电的泵升功能，为原边LCC网络电路提供一个较高的电压。其中，电感LZ3一端接滤波电容C0的正极，另一端接CZ1的阳极，其主要作用是在高频逆变桥插入短路零矢量时为CZ1充电；二极管DZ1一端接LZ3和CZ1的连接处，另一端接线圈LZ1的同名端，其主要作用是，当高频逆变桥插入零矢量时，阻断LZ1和CZ2产生的高压向电源倒灌；变压器TZ1由线圈LZ1和LZ2组成，LZ1异名端与LZ2的同名端相连，LZ1的同名端接二极管DZ1的阴极，LZ2的异名端接高频逆变桥的输入端并与CZ1的阴极相连，TZ1的主要作用是产生一个更高的泵升电压；电容CZ2的阳极与LZ1与LZ2的连接处相连，阴极与C0的阴极相连，其主要作用是对将泵升后的电压压进行滤波稳压。对本技术技术方案的进一步改进，所述电容CZ1和电容CZ2为一个电容或两个以上的电容串联构成。对本技术技术方案的进一步改进，所述高频逆变桥电路，包括半导体开关管Q1、半导体开关管Q2、半导体开关管Q3和半导体开关管Q4，所述半导体开关管Q1、半导体开关管Q2、半导体开关管Q3和半导体开关管Q4为桥式连接；所述半导体开关管Q1与半导体开关管Q2构成左桥臂，半导体开关管Q1的漏极与所述改进型Z源网络电路的输出端相连，半导体开关管Q1的源极与半导体开关管Q2的漏极相连，半导体开关管Q2的源极与CZ2的阴极相连；所述半导体开关管Q3和半导体开关管Q4构成右桥臂，半导体开关管Q3的漏极与所述改进型Z源网络电路的输出端相连，半导体开关管Q3的源极与半导体开关管Q4的漏极相连，半导体开关管Q4的源极与电容CZ2的阴极相连。高频逆变桥电路的作用有两个，一个是产生零矢量来使改进型Z源网络电路产生泵升电压，另一个是产生高频电压，其中Q1、Q4作为一组工作管，Q2、Q3作为一组工作管，两组工作管交替导通，同时在状态转换的过程中，会有两组开关管同时导通的时间，这个时间就是所插入零矢量的时间，而改进型Z源网络电路就是通过这个零矢量产生电压的泵升。对本技术技术方案的进一步改进，所述原边LCC网络电路，包括电感L1、电容Cp、电容C1、传输电感LP；所述电感L1的一端与高频逆变桥电路中的半导体开关管Q本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于改进型Z源网络的无线充电电路，其特征在于：包括发射电路和接收电路；/n所述发射电路包括原边整流滤波电路、改进型Z源网络电路(1)、高频逆变桥电路(2)、原边LCC网络电路(3)；所述接收电路包括副边LCC网络电路(4)和副边整流滤波电路；/n所述原边整流滤波电路，用于将输入的交流电转换为直流电；/n所述改进型Z源网络电路(1)，用于通过高频逆变桥电路(2)产生的零矢量将原边整流滤波电路输出的直流电进行电压的泵升，转换为高压电；/n所述高频逆变桥电路(2)，用于将改进型Z源网络电路(1)输出的高压电换转为高频电压；/n所述原边LCC网络电路(3)，用于将高频逆变桥电路(2)输出的高频电压变换为谐振电流；/n所述原边LCC网络电路(3)与副边LCC网络电路(4)之间形成谐振，用于将谐振电流以电能形式传输至副边LCC网络电路(4)；/n所述副边LCC网络电路(4)，用于将从原边LCC网络电路(3)接收的电能转换为谐振电流；/n所述副边整流滤波电路，用于将副边LCC网络电路(4)输出的谐振电流转换为稳定的直流电。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于改进型Z源网络的无线充电电路，其特征在于：包括发射电路和接收电路；
所述发射电路包括原边整流滤波电路、改进型Z源网络电路(1)、高频逆变桥电路(2)、原边LCC网络电路(3)；所述接收电路包括副边LCC网络电路(4)和副边整流滤波电路；
所述原边整流滤波电路，用于将输入的交流电转换为直流电；
所述改进型Z源网络电路(1)，用于通过高频逆变桥电路(2)产生的零矢量将原边整流滤波电路输出的直流电进行电压的泵升，转换为高压电；
所述高频逆变桥电路(2)，用于将改进型Z源网络电路(1)输出的高压电换转为高频电压；
所述原边LCC网络电路(3)，用于将高频逆变桥电路(2)输出的高频电压变换为谐振电流；
所述原边LCC网络电路(3)与副边LCC网络电路(4)之间形成谐振，用于将谐振电流以电能形式传输至副边LCC网络电路(4)；
所述副边LCC网络电路(4)，用于将从原边LCC网络电路(3)接收的电能转换为谐振电流；
所述副边整流滤波电路，用于将副边LCC网络电路(4)输出的谐振电流转换为稳定的直流电。


2.根据权利要求1所述的一种基于改进型Z源网络的无线充电电路，其特征在于：所述原边整流滤波电路为单相整流滤波电路或三相整流滤波电路，所述副边整流滤波电路为单相整流滤波电路。


3.根据权利要求2所述的一种基于改进型Z源网络的无线充电电路，其特征在于：所述原边整流滤波电路为单相整流滤波电路，包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4和滤波电容C0，所述二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4为桥式连接，输出端连接滤波电容C0，其中二极管D1和二极管D2构成一个桥臂，二极管D3和二极管D4构成另一个桥臂；
所述副边整流滤波电路与原边整流滤波电路结构相同。


4.根据权利要求3所述的一种基于改进型Z源网络的无线充电电路，其特征在于：所述改进型Z源网络电路(1)，包括线圈LZ1和线圈LZ2构成的变压器TZ1、电感LZ3、二极管DZ1、电容CZ1和电容CZ2；
所述电感LZ3一端接滤波电容C0的正极，另一端接电容CZ1的阳极；所述二极管DZ1一端接电感LZ3和电容CZ1的连接处，另一端接线圈LZ1的同名端；
所述线圈LZ1异名端与线圈LZ...

【专利技术属性】
技术研发人员：周道龙，项亚南，何宇，
申请(专利权)人：江苏信息职业技术学院，
类型：新型
国别省市：江苏;32