电动汽车双向无线电能传输拓扑结构及调制方法技术

电动汽车双向无线电能传输拓扑结构及调制方法，涉及电能传输领域。本发明专利技术是为了解决现有对大功率电动汽车无线充电的结构存在给电网引入巨大谐波含量、影响电能质量、无法实现电池对电网的馈电的问题。利用三相全桥逆变电路对网侧输出进行功率因数校正，确保网侧电流电压相位相同。再利用基于耦合电感的准Z源变换器对母线电压进行降压调节，调节后经过高频逆变模块H桥进行高频逆变，得到高频交流电。高频交流电通过谐振网络及发射线圈，传递到接收线圈及接收端补偿网络谐振网络。最终通过双向可控整流桥将能量传输给电池。它用于为电池充电。充电。充电。

【技术实现步骤摘要】
电动汽车双向无线电能传输拓扑结构及调制方法


[0001]本专利技术涉及电能双向传输结构及调制方法。属于电能传输领域。

技术介绍

[0002]目前电动汽车无线电能充电技术发射端变换器功能实现多数为：单相/三相电网通过不控整流输出直流电压，经过DC/DC变换器调节后，将电压进行高频逆变，高频交流电传输给谐振网络。这样的结构带来的问题有：1)对于大功率电动汽车无线充电没有PFC校正会给电网引入巨大的谐波含量，影响电能质量；2)发射端变换器不控整流的应用将会限制电动汽车无线电能流动的方向，无法实现电池对电网的馈电。

技术实现思路

[0003]本专利技术是为了解决现有对大功率电动汽车无线充电的结构存在给电网引入巨大谐波含量、影响电能质量、无法实现电池对电网的馈电的问题。现提供电动汽车双向无线电能传输拓扑结构及调制方法。
[0004]电动汽车双向无线电能传输拓扑结构，所述拓扑结构包括发射端变换器和接收端变换器，
[0005]发射端变换器包括单位功率校正模块、准Z源变换器、高频逆变模块、发射端LCC型补偿网络和发射线圈，
[0006]接收端变换器包括接收线圈、接收端补偿网络和双向可控整流桥，
[0007]单位功率校正模块，用于对电网输出的交流电进行功率因数校正，得到校正后的直流电传输给准Z源变换器，还用于将升压后的直流电进行功率因数校正，得到校正后的交流电传输给电网；
[0008]准Z源变换器，用于对校正后的直流电进行降压调节，得到降压后的直流电传输给高频逆变模块，还用于对高频逆变模块输出的直流电进行升压调节，得到升压后的直流电传输给单位功率校正模块；
[0009]高频逆变模块，用于对降压后的直流电进行高频逆变，得到高频交流电传输给发射端LCC型补偿网络，还用于将发射端LCC型补偿网络输出的高频谐振交流电整流成直流电传输给准Z源变换器；
[0010]发射端LCC型补偿网络，用于将高频交流电转换成高频谐振交流电发送至发射线圈，还用于通过发射线圈感应接收线圈上的高频谐振交流电，将高频谐振交流电传输给高频逆变模块；
[0011]接收端补偿网络，用于通过接收线圈感应发射线圈上的高频谐振交流电，将高频谐振交流电传输给双向可控整流桥，还用于将双向可控整流桥输出的交流电转换成高频谐振交流电发送至接收线圈；
[0012]双向可控整流桥，用于对高频谐振交流电进行整流，得到直流电传输给电池，还用于对电池输出的直流电进行逆变，得到交流电传输给接收端补偿网络。
[0013]优选地，单位功率校正模块为由6个开关管和6个二极管组成的三相全桥逆变电路。
[0014]优选地，准Z源变换器包括电容C1-C2、耦合电感L1-L2和开关管S7，
[0015]单位功率校正模块的正极输出端同时连接电容C1的正极和耦合电感L1的一端，耦合电感L1的另一端同时连接电容C2的一端和开关管S7的一端，开关管S7的另一端同时连接耦合电感L2的一端和电容C1的负极，电感L2的另一端连接高频逆变模块的正极输入端，
[0016]电容C2的另一端同时连接单位功率校正模块的负极输出端和高频逆变模块的负极输入端。
[0017]优选地，高频逆变模块为由4个开关管和4个二极管组成的逆变电路。
[0018]优选地，发射端LCC型补偿网络包括电容C3-C4和电感L3，
[0019]高频逆变模块的一个交流输出端连接电感L3的一端，电感L3的另一端同时连接电容C3的一端和电容C4的一端，电容C3的另一端连接发射线圈的一端，发射线圈的另一端同时连接电容C4的另一端和高频逆变模块的另一个交流输出端。
[0020]优选地，接收端补偿网络包括电容C5和电感L5，
[0021]接收线圈的一端连接电容C5的一端，电容C5的另一端连接双向可控整流桥的一个交流输入端，接收线圈的另一端连接双向可控整流桥的另一个交流输入端。
[0022]优选地，双向可控整流桥由4个开关管和4个二极管组成。
[0023]根据电动汽车双向无线电能传输拓扑结构实现的调制方法，所述调制方法为：
[0024]步骤1、将开关管S1-S11的开关状态进行组合，形成18种开关状态，所述18种开关状态叫做18个扇区，以其中一个扇区为例，说明该扇区的调制方法；
[0025]步骤2、t0时刻，开关管S4、开关管S6、开关管S2、开关管S7、开关管S8和开关管S11均导通，开关管S1、开关管S3、开关管S5、开关管S9和开关管S10均关断，此时流过开关管S7的电流为零，因此，开关管S7实现零电流导通；
[0026]步骤3、t1时刻，开关管S1、开关管S6、开关管S2、开关管S7、开关管S9和开关管S10均关断，开关管S4、开关管S3、开关管S5、开关管S8和开关管S11均导通，没有电流流过开关管S3和开关管S5，所以开关管S3和开关管S5实现零电流开通，由于反并联二极管D6的导通，开关管S6两端电压被钳制为零，所以开关管S6实现零电压关断，没有电流流过开关管S2，因此开关管S2实现零电流关断；
[0027]步骤4、t2时刻，开关管S1、开关管S6、开关管S2、开关管S7、开关管S9和开关管S10均关断，开关管S4、开关管S3、开关管S5、开关管S8和开关管S11均导通，流过开关管S7的电流为零，开关管S7实现零电流导通；
[0028]步骤5、t3时刻，开关管S1、开关管S6、开关管S5、开关管S7、开关管S9和开关管S10均关断，开关管S4、开关管S3、开关管S2、开关管S8和开关管S11均导通，此时与开关管S1-S6、开关管S8-S11连接的所有反并联二极管均导通，由于导通的反并联二极管D5钳制作用，开关管S5关断时能够实现零电压关断，开关管S2能够实现零电流开通；
[0029]步骤6、t4时刻，开关管S1、开关管S6、开关管S5、开关管S7、开关管S8和开关管S11均关断，开关管S4、开关管S3、开关管S2、开关管S9和开关管S10均导通，接收端变换器呈现感性状态，开关管S8和S11零电流关断，开关管S9和S10实现零电流开通；
[0030]步骤7、t5时刻，开关管S1、开关管S6、开关管S5、开关管S8和开关管S11均关断，开
关管S4、开关管S3、开关管S2、开关管S7、开关管S9和开关管S10均导通，流过开关管S7的电流为零，因此，开关管S7实现零电流导通；
[0031]步骤8、t6时刻，开关管S1、开关管S3、开关管S5、开关管S7、开关管S8和开关管S11均关断，开关管S4、开关管S6、开关管S2、开关管S9和开关管S10均导通，开关管S3实现零电流关断和零电压关断，开关管S6实现零电流开通和零电压开通；
[0032]步骤9、t7时刻，开关管S1、开关管S3、开关管S5、开关管S8和开关管S11均关断，开关管S4、开关管S6、开关管S2、开关管S7、开关管S9和开关管S10均导通，开关管S7零电流开通。
[0033]本申请的有益效本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.电动汽车双向无线电能传输拓扑结构，其特征在于，所述拓扑结构包括发射端变换器和接收端变换器，发射端变换器包括单位功率校正模块(1)、准Z源变换器(2)、高频逆变模块(3)、发射端LCC型补偿网络(4)和发射线圈，接收端变换器包括接收线圈、接收端补偿网络(5)和双向可控整流桥(6)，单位功率校正模块(1)，用于对电网输出的交流电进行功率因数校正，得到校正后的直流电传输给准Z源变换器(2)，还用于将升压后的直流电进行功率因数校正，得到校正后的交流电传输给电网；准Z源变换器(2)，用于对校正后的直流电进行降压调节，得到降压后的直流电传输给高频逆变模块(3)，还用于对高频逆变模块(3)输出的直流电进行升压调节，得到升压后的直流电传输给单位功率校正模块(1)；高频逆变模块(3)，用于对降压后的直流电进行高频逆变，得到高频交流电传输给发射端LCC型补偿网络(4)，还用于将发射端LCC型补偿网络(4)输出的高频谐振交流电整流成直流电传输给准Z源变换器(2)；发射端LCC型补偿网络(4)，用于将高频交流电转换成高频谐振交流电发送至发射线圈，还用于通过发射线圈感应接收线圈上的高频谐振交流电，将高频谐振交流电传输给高频逆变模块(3)；接收端补偿网络(5)，用于通过接收线圈感应发射线圈上的高频谐振交流电，将高频谐振交流电传输给双向可控整流桥(6)，还用于将双向可控整流桥(6)输出的交流电转换成高频谐振交流电发送至接收线圈；双向可控整流桥(6)，用于对高频谐振交流电进行整流，得到直流电传输给电池，还用于对电池输出的直流电进行逆变，得到交流电传输给接收端补偿网络(5)。2.根据权利要求1所述的电动汽车双向无线电能传输拓扑结构，其特征在于，单位功率校正模块(1)为由6个开关管和6个二极管组成的三相全桥逆变电路。3.根据权利要求2所述的电动汽车双向无线电能传输拓扑结构，其特征在于，准Z源变换器(2)包括电容C1-C2、耦合电感L1-L2和开关管S7，单位功率校正模块(1)的正极输出端同时连接电容C1的正极和耦合电感L1的一端，耦合电感L1的另一端同时连接电容C2的一端和开关管S7的一端，开关管S7的另一端同时连接耦合电感L2的一端和电容C1的负极，电感L2的另一端连接高频逆变模块(3)的正极输入端，电容C2的另一端同时连接单位功率校正模块(1)的负极输出端和高频逆变模块(3)的负极输入端。4.根据权利要求1所述的电动汽车双向无线电能传输拓扑结构，其特征在于，高频逆变模块(3)为由4个开关管和4个二极管组成的逆变电路。5.根据权利要求1所述的电动汽车双向无线电能传输拓扑结构，其特征在于，发射端LCC型补偿网络(4)包括电容C3-C4和电感L3，高频逆变模块(3)的一个交流输出端连接电感L3的一端，电感L3的另一端同时连接电容C3的一端和电容C4的一端，电容C3的另一端连接发射线圈的一端，发射线圈的另一端同时连接电容C4的另一端和高频逆变模块(3)的另一个交流输出端。6.根据权利要求1所述的电动汽车双向无线电能传输拓扑结构，其特征在于，接收端补
偿网络(5)包括电容C5和电感L5，接...

【专利技术属性】
技术研发人员：那拓扑，张明涛，徐国强，唐佳棋，李为汉，张千帆，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：