本发明专利技术公开了一种低频大功率无线电能传输新型系统装置，它的组成包括：工频电网(1)，原边整流电路(2)，高频逆变电路(3)，原边补偿电路(4)，发射线圈电路(5)，接收线圈电路(6)，副边补偿电路(7)，开关切换电路(8)，负载端电路(9)，其特征在于：工频电网(1)经过整流电路(2)将交流电转化为直流电，再经过高频逆变电路(3)形成高频的交流电，通过原边补偿电路(4)和发射线圈电路(5)与接收线圈电路(6)和副边补偿电路(7)之间形成传输通道，并可通过开关切换电路(8)切换补偿电路，传输到负载端电路(9)。本发明专利技术无需重新设计线圈，提升系统功率，符合现代电动汽车无线充电的发展趋势。
【技术实现步骤摘要】
一种低频大功率的无线电能传输新型系统装置
本专利技术低频大功率的无线电能传输新型系统装置属于大功率磁耦合谐振式无线电能传输，特别是应用于电动汽车领域。
技术介绍
自从2007年MIT提出了磁耦合谐振式无线电能传输概念以来，该技术得到迅速的发展，并在植入式医疗设备、家电、移动设备与电动汽车的无线充/供电中得到广泛的研究与应用。传输功率的提高对于电动汽车无线充电尤为重要，提升功率等级的方式主要有：电源并行拓扑，通过多个并行电源，进行功率的分配，但并联拓扑过于冗余(H.Hao,G.A.CovicandJ.T.Boys,"AParallelTopologyforInductivePowerTransferPowerSupplies,"inIEEETransactionsonPowerElectronics,vol.29,no.3,pp.1140-1151,March2014.)；多相并联，存在相间电流不平衡，线圈损耗严重的缺点(邓其军,刘姜涛,陈诚,等.多相并联的15kW无线电能传输系统[J].电力自动化设备,2017,37(11):194-200.)；谐振拓扑对功率输出等级的影响。目前研究最多的谐振电路结构有SS型、SP型、PS型、PP型等四种基本的补偿结构(VillaJL,SallanJ,OsorioJFS,etal.High-MisalignmentTolerantCompensationTopologyForICPTSystems[J].IEEETransactionsonIndustrialElectronics,2011,59(2):945-95.)，其中最为广泛使用的是SS结构，但此结构存在固有的缺点：它的额定输出功率受设计线圈参数的限制，输入电压不变的情况下，系统的额定输出功率不变。除了上述四种基本谐振拓扑外，一种复合型LCC结构，其可实现ZPA和ZVS，并且其输出电流与负载无关，性能优异，获得了广泛的研究(LiS,LiW,DengJ,etal.ADouble-SidedLCCCompensationNetworkandItsTuningMethodforWirelessPowerTransfer[J].IEEETransactionsonVehicularTechnology,2015,64(6):2261-2273.)。本专利技术对磁耦合谐振式无线电能传输补偿拓扑进行研究，谐振拓扑的形式和参数的配置对系统的功率和效率的影响很大，提出了一种通过切换补偿拓扑结构装置和合理的参数配置提升系统功率的方法，因此研究补偿结构对功率提升对发展现代电动汽车无线电能传输系统的系统装置有着重要的研究价值和意义。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题在于提供一种低频大功率的无线电能传输新型系统装置。本专利技术设计的低频大功率的无线电能传输新型系统装置按照传输方式为磁谐振式无线电能传输，采用谐振，满足传输距离的要求，其中的原副边补偿电路电路的补偿方式的切换和参数配置可控制输出功率的大小。实现本专利技术目的的技术解决方案为：1)一种低频大功率的无线电能传输新型系统装置，它的组成包括：工频电网1，原边整流电路2，高频逆变电路3，原边补偿电路4，发射线圈电路5，接收线圈电路6，副边补偿电路7，开关切换电路8，负载端电路9，连接关系：工频电网1经过整流电路2将交流电转化为直流电，再经过高频逆变电路3形成高频的交流电，通过原边补偿电路4和发射线圈电路5与接收线圈电路6和副边补偿电路7之间形成传输通道，并可通过开关切换电路8切换补偿电路，传输到负载端电路9。2)开关切换电路8由S1和L4并联，S2和C5串联，S3和C6串联，S4和L5并联构成。3)原边补偿电路4由C3或者C3、L4、C5串并联构成。4)副边补偿电路7由C4或者C4、L5、C6串并联构成。5)原边整流电路2由D1、D2、D3、D4形成全桥电路，C1并联在全桥电路侧，L1串联在C1和Mos之间，C2并联在输出端，D5在C0和Mos之间作续流。6)高频逆变电路3由Q1和D6、Q2和D7、Q3和D8、Q4和D9两者并联，再形成全桥电路。7)发射线圈电路5由R1、L2串联构成。8)接收线圈电路6由R2、L3串联构成。9)负载端电路9由R3构成。本专利技术与现有技术相比，其显著优点：1)本专利技术采用LCC补偿拓扑和SS补偿拓扑相结合的方式，通过开关的切换可以适应于不同功率，应用于不同的场合。2)本专利技术可以通过LCC补偿拓扑的参数配置，使得当开关切换，功率转变的同时，系统的效率不会降低。3)本专利技术在传输距离变远的情况下，通过开关切换成LCC模式，系统的安全性更佳。4)本专利技术在传输距离变近的情况下，通过开关切换成SS模式，系统安全性更好。5)本专利技术可解决同一设备在不同功率需求下的应用。正由于该种低频大功率的无线电能传输新型系统装置具有如上优点，将其应用于磁耦合谐振式无线电能传输系统中不仅能够运用到电动汽车更高功率的应用场合还能够通过合理配置补偿电路的参数避免于应用于不同厂商负载端由于不匹配而导致系统效率急剧下降的问题。附图说明图1低频大功率的无线电能传输新型系统装置组成框图图2补偿电路开关投切电路图图3无线充电系统中的SS型系统装置原理图图4无线充电系统中的LCC型系统装置原理图图5无线充电系统中的SS型系统仿真输入输出波形图6无线充电系统中的LCC型系统仿真输入输出波形图7SS系统等效电路模型图8LCC系统等效电路模型图中：1为工频电网，2为原边整流电路，3为高频逆变电路，4为原边补偿电路，5为发射线圈电路，6为接收线圈电路，7为副边补偿电路，8为开关切换电路，9为负载端电路。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。1.低频大功率的无线电能传输新型系统装置本专利技术采用的是使用磁谐振式传输方式，其电路原理图如图3、图4所示。工频电网1，原边整流电路2(由D1、D2、D3、D4形成全桥电路，C1并联在全桥电路侧，Mos并联在输出口，L1串联在C1和Mos之间，C0并联在输出端，D5在C0和Mos之间作续流)，高频逆变电路3(由Q1和D6、Q2和D7、Q3和D8、Q4和D9两者并联，再形成全桥电路)，原边补偿电路4(C3或者L4、C5和C3串并联构成)，发射线圈电路5(R1和L2串联构成)，接收线圈电路6(由R2和L3串联构成)，副边补偿电路7(由C4或者C4、C6和L5构成)，开关切换电路(由S1、S2、S3和S4构成)，负载端电路9(由R3构成)。主要元器件：整流电路二极管电容电感和MOS管、高频逆变电路IGBT和二极管、原边补偿电路电容电感、发射线圈电路电感电容、接收线圈电路电阻电感电容、副边补偿电路电感电容、开关切换电路的开关装置、负载端电路电阻。低频大功率的无线电能传输新型系统装置为了实现功率等级的切换本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种低频大功率无线电能传输新型系统装置，它的组成包括：工频电网(1)，原边整流电路(2)，高频逆变电路(3)，原边补偿电路(4)，发射线圈电路(5)，接收线圈电路(6)，副边补偿电路(7)，开关切换电路(8)，负载端电路(9)，其特征在于：工频电网(1)经过整流电路(2)将交流电转化为直流电，再经过高频逆变电路(3)形成高频的交流电，通过原边补偿电路(4)和发射线圈电路(5)与接收线圈电路(6)和副边补偿电路(7)之间形成传输通道，并可通过开关切换电路(8)切换补偿电路，传输到负载端电路(9)。/n
【技术特征摘要】
1.一种低频大功率无线电能传输新型系统装置，它的组成包括：工频电网(1)，原边整流电路(2)，高频逆变电路(3)，原边补偿电路(4)，发射线圈电路(5)，接收线圈电路(6)，副边补偿电路(7)，开关切换电路(8)，负载端电路(9)，其特征在于：工频电网(1)经过整流电路(2)将交流电转化为直流电，再经过高频逆变电路(3)形成高频的交流电，通过原边补偿电路(4)和发射线圈电路(5)与接收线圈电路(6)和副边补偿电路(7)之间形成传输通道，并可通过开关切换电路(8)切换补偿电路，传输到负载端电路(9)。
2.根据权利要求1所述的新型系统装置，其特征在于：所述的开关切换电路(8)由S1和L4并联，S2和C5串联，S3和C6串联，S4和L5并联构成。
3.根据权利要求1所述的新型系统装置，其特征在于：所述的原边补偿电路(4)由C3或者C3、L4、C5串并联构成。
4.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：闻枫，顾伟，李强，李睿，刘力，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。