无线充电系统的阻抗匹配装置及无线充电系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种无线充电系统的阻抗匹配装置及无线充电系统，该阻抗匹配装置包括：与无线充电系统的发送端通信连接的谐振感应耦合电路，谐振感应耦合电路用于在发生谐振时向阻抗匹配电路输出最优负载阻抗R

【技术实现步骤摘要】
无线充电系统的阻抗匹配装置及无线充电系统
本专利技术涉及阻抗匹配
，尤其涉及一种无线充电系统的阻抗匹配装置及无线充电系统。
技术介绍
无线电能传输(WirelessPowerTransfer，简称WPT)系统是一种广泛应用前景的电能传输方式，其具有安全、可靠、灵活等优点，并越来越广泛应用于各种不适合或不方便使用有导线接触传输电能的地方，如移动电子产品、机器人、轨道电车供电等场景。一般，WPT系统中常用的阻抗匹配网络是接收侧带有升压-降压(Buck-boost)转换器的电路系统，该电路系统工作在连续导通模式(简称CCM)下的阻抗匹配范围很有限。有文献研究了Buck-boost转换器工作在CCM和非连续导通模式(简称DCM)下以实现阻抗匹配范围的扩展，但仍然无法满足大范围变化的阻抗匹配需求。因此，有必要研究一种用于无线充电系统的阻抗匹配方法予以改进，以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种无线充电系统的阻抗匹配装置及无线充电系统，用以解决现有技术中的阻抗匹配范围比较小的问题。为实现上述目的，本专利技术是这样实现的：第一方面，本专利技术提供了一种无线充电系统的阻抗匹配装置，包括：与无线充电系统的发送端通信连接的谐振感应耦合电路，所述谐振感应耦合电路用于在发生谐振时向阻抗匹配电路输出最优负载阻抗RL-opt，所述最优负载阻抗RL-opt与所述谐振感应耦合电路的耦合系数k近似呈线性关系；以及，与所述谐振感应耦合电路通信连接且与无线充电系统的接收端通信连接的阻抗匹配电路，所述阻抗匹配电路基于与所述最优负载阻抗RL-opt的匹配关系对输出的负载电阻进行调节；其中，所述阻抗匹配电路由第一可调电容、第二可调电容和可调电感构成。作为本专利技术的进一步改进，所述第一可调电容的第一端与所述谐振感应耦合电路的输出端相连，且所述第一可调电容的第二端与所述第二可调电容的第一端相连，所述第二可调电容的第二端与无线充电系统的接收端相连，所述可调电感与所述第一可调电容的第二端相连。作为本专利技术的进一步改进，所述阻抗匹配电路由两个具有多个控制端的可编程电容阵列和可调电感构成，其中，所述第一可调电容和所述第二可调电容分别为两个可编程电容阵列的目标控制端接入有效信号时所形成的电容。作为本专利技术的进一步改进，所述第一可调电容和所述第二可调电容均配置成可调电容器。作为本专利技术的进一步改进，还包括：与所述阻抗匹配电路通信连接的整流电路，且所述整流电路与无线充电系统的接收端通信连接。作为本专利技术的进一步改进，所述阻抗匹配电路的输入阻抗等于所述谐振感应耦合电路的最优负载阻抗RL-opt，所述阻抗匹配电路的输入阻抗Zi满足：其中，Xs为匹配阻抗变量，RL为所述整流电路的负载电阻，为所述负载电阻的功率因数。作为本专利技术的进一步改进，所述第一可调电容的电容值所述第二可调电容的电容值所述可调电感的电感值w0为所述谐振感应耦合电路的谐振角频率，Xr为所述整流电路的寄生电抗。作为本专利技术的进一步改进，所述最优负载阻抗RL-opt电阻值的变化范围为1～50Ω，所述谐振感应耦合电路的耦合系数k的取值范围为小于或等于0.5。作为本专利技术的进一步改进，所述第一可调电容的电容值变化范围为5～200nF，所述第二可调电容的电容值变化范围为5～200nF，所述可调电感的电感值变化范围为10nH～2μH，所述负载电阻的电阻值变化范围为6Ω～2kΩ。第二方面，本专利技术还提供一种无线充电系统，包括：发射控制器；接收控制器；以及所述的阻抗匹配装置，所述阻抗匹配装置的输入端与所述发射控制器通信连接，所述阻抗匹配装置的输出端与所述接收控制器通信连接。本专利技术实施例的有益效果为：本专利技术的无线充电系统的阻抗匹配装置通过与无线充电系统的发送端通信连接的谐振感应耦合电路在发生谐振时向阻抗匹配电路输出最优负载阻抗RL-opt，并通过与无线充电系统的接收端通信连接的阻抗匹配电路基于与最优负载阻抗RL-opt的匹配关系对输出的负载电阻进行调节，以拓宽阻抗匹配时负载电阻的调节范围。由于本专利技术中的阻抗匹配电路由第一可调电容、第二可调电容和可调电感构成，其输出的阻抗匹配范围可基于第一可调电容、第二可调电容以及可调电感进行调节，由此能够有效地扩大阻抗匹配电路的阻抗匹配调节范围，从而解决了现有技术中阻抗匹配调节范围比较小的问题。附图说明图1为本专利技术一个实施例的无线充电系统的示意性结构框图；图2为本专利技术一个实施例的无线充电系统的阻抗匹配装置的示意性电路结构原理图；图3为阻抗匹配装置中谐振感应耦合电路的示意性结构图；图4为本专利技术再一个实施例的可编程电容阵列的示意性结构原理图；图5为本专利技术一个实施例的阻抗匹配电路的示意性等效电路图；图6为本专利技术一个实施例的阻抗匹配方法的示意性流程图。具体实施方式下面结合附图所示的各实施方式对本专利技术进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本专利技术的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本专利技术的保护范围之内。以下结合附图，详细说明本专利技术各实施例提供的技术方案。结合图1和图2进行说明，本专利技术实施例提供一种无线充电系统200，其包括：位于发送端的发射控制器201；位于接收端的接收控制器202；以及阻抗匹配装置100，阻抗匹配装置100的输入端与发射控制器201通信连接，阻抗匹配装置100的输出端与接收控制器202通信连接。本专利技术实施例的无线充电系统的阻抗匹配装置100包括：与无线充电系统200的发送端通信连接的谐振感应耦合电路101(谐振感应耦合电路101具体可以连接至发送端的发射控制器201)，谐振感应耦合电路用于在发生谐振时向阻抗匹配电路输出最优负载阻抗RL-opt。谐振感应耦合电路101的最优负载阻抗RL-opt与谐振感应耦合电路101的耦合系数k近似呈线性关系；以及与谐振感应耦合电路101通信连接且与无线充电系统200的接收端通信连接的阻抗匹配电路102(阻抗匹配电路102具体可以连接至发送端的发射控制器201)，阻抗匹配电路102基于与最优负载阻抗RL-opt的匹配关系对输出的负载电阻RL进行调节。阻抗匹配电路102由第一可调电容Cb1、第二可调电容Cb2和可调电感Lb构成。在本专利技术实施例中，阻抗匹配装置100还可包括：与阻抗匹配电路102通信连接的整流电路103，且整流电路103与无线充电系统的接收端通信连接。其中，整流电路103可以为全波整流电路或桥式整流电路等，整流电路103不限于本专利技术实施例所限定的类型，在此不一一举例说明。本专利技术的无线充电系统的阻抗匹配装置100通过与无线充电系统的发送端通信连接的谐振感应耦合电路101在发生谐振时向阻抗匹配电路102输出最优负载阻抗RL-opt，并通过与无线充电系统的接收端通信连接的阻抗匹配电路102基于与最优负载本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线充电系统的阻抗匹配装置，其特征在于，包括：/n与无线充电系统的发送端通信连接的谐振感应耦合电路，所述谐振感应耦合电路用于在发生谐振时向阻抗匹配电路输出最优负载阻抗R

【技术特征摘要】
1.一种无线充电系统的阻抗匹配装置，其特征在于，包括：
与无线充电系统的发送端通信连接的谐振感应耦合电路，所述谐振感应耦合电路用于在发生谐振时向阻抗匹配电路输出最优负载阻抗RL-opt，所述最优负载阻抗RL-opt与所述谐振感应耦合电路的耦合系数k近似呈线性关系；以及，
与所述谐振感应耦合电路通信连接且与无线充电系统的接收端通信连接的阻抗匹配电路，所述阻抗匹配电路基于与所述最优负载阻抗RL-opt的匹配关系对输出的负载电阻进行调节；
其中，所述阻抗匹配电路由第一可调电容、第二可调电容和可调电感构成。


2.根据权利要求1所述的阻抗匹配装置，其特征在于，
所述第一可调电容的第一端与所述谐振感应耦合电路的输出端相连，且所述第一可调电容的第二端与所述第二可调电容的第一端相连，所述第二可调电容的第二端与无线充电系统的接收端相连，所述可调电感与所述第一可调电容的第二端相连。


3.根据权利要求2所述的阻抗匹配装置，其特征在于，
所述阻抗匹配电路由两个具有多个控制端的可编程电容阵列和可调电感构成，其中，
所述第一可调电容和所述第二可调电容分别为两个可编程电容阵列的目标控制端接入有效信号时所形成的电容。


4.根据权利要求2所述的阻抗匹配装置，其特征在于，
所述第一可调电容和所述第二可调电容均配置成可调电容器。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的阻抗匹配装置，其特征在于，还包括：
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘媛媛，赵振荣，张睿，
申请(专利权)人：无锡科技职业学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32