一种无线输电单桥功率电路及其阻抗调节方法技术

本发明专利技术公开了一种无线输电单桥功率电路及其阻抗调节方法，补偿电路包括：耦合线圈、电感、电容；整流电路包括：电感、电容、二极管、功率开关及电阻；耦合线圈与第一、第二电容相连；第一电容与第三电容、第一电感相连；第二电容与第三电容、第二电感相连，第一、第三电感相连，第二、第四电感相连；第三电感与第四电容相连，第四电容与第一二极管、第一功率开关相连；第四电感与第五电容相连，第五电容与第二二极管、第二功率开关相连；第一、第二二极管相连后与第六电容、电阻相连，形成输出正极；第一、第二功率开关的相连后与第六电容、电阻相连，形成输出负极。通过本发明专利技术，具有受控电量对称、调节范围宽、可控整流电路附件耗能少等优点。可控整流电路附件耗能少等优点。可控整流电路附件耗能少等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种无线输电单桥功率电路及其阻抗调节方法


[0001]本专利技术涉及电力电子
，特别涉及一种无线输电单桥功率电路及其阻抗调节方法。

技术介绍

[0002]无线输电系统包括发射电路和接收电路，可以采用双侧LLC结构，在发射电路和接收电路之间存在磁耦合机构，在发射电路和接收电路中存在补偿电路。在接收电路的补偿电路后级为整流电路，获得直流输出电压，为后级负载提供直流电源。直流电源负载多种多样，包括恒功率负载、恒流负载、纯阻负载、逆变器负载和蓄电池负载。从平均角度，在稳态时，对于对称负载，如蓄电池，直流电源负载可以等效为电阻。该电阻取值不同时，磁耦合机构的传输效率不同，为此可以采用可控整流电路，通过调节功率开关的通断规则，可以调节整流电路前面接口端的等效电阻，使得该电阻等于磁耦合机构传输效率最大时的最优负载电阻，则可以保持磁耦合机构传输效率最大。目前常用的起到阻抗匹配作用的电路包括先整流后降压的电路，使得整流电路和降压电路产生更多的损耗，即使磁耦合机构传输效率最大，接收电路的传输效率大打折扣。一种较好办法就是采用可控整流电路，既可以完成整流功能，又可以调节接口端等效电阻，保证在磁耦合机构原副边距离改变以及最终负载电阻改变时，使得接口端等效电阻等于磁耦合机构传输效率最大时对应的电阻。在可控整流电路调节接口端等效电阻的技术文献较少，而且也没有揭露一些实时性较好地阻抗调节算法。
[0003]对无线输电后级整流电路和阻抗匹配电路检索发现，尚没有发现对称性较好、实时性较好的等效阻抗调节相关技术。

技术实现思路
r/>[0004]本专利技术针对上述现有技术中存在的问题，提出一种无线输电单桥功率电路及其阻抗调节方法，可以应用于无线输电双边LCC接口端阻抗匹配，具有受控电量对称、调节范围宽、可控整流电路附件耗能少等优点。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术是通过如下技术方案实现的：
[0006]本专利技术提供一种无线输电单桥功率电路，其包括：补偿电路以及整流电路；其中，
[0007]所述补偿电路包括：耦合线圈、第一电感、第二电感、第一电容、第二电容以及第三电容；
[0008]所述整流电路包括：第三电感、第四电感、第四电容、第五电容、第一二极管、第二二极管、第一功率开关、第二功率开关以及电阻；
[0009]所述耦合线圈的第一端与第一电容的第一端相连；所述耦合线圈的第二端与所述第二电容的第一端相连；
[0010]所述第一电容的第二端分别与所述第三电容的第一端、第一电感的第一端相连；
[0011]所述第二电容的第二端分别与所述第三电容的第二端、第二电感的第一端相连，
所述第一电感的第二端与所述第三电感的第一端相连，所述第二电感的第二端与所述第四电感的第一端相连；
[0012]所述第三电感的第二端与所述第四电容的第一端相连，第四电容的第二端分别与所述第一二极管的阳极、第一功率开关的漏极相连；
[0013]所述第四电感的第二端与所述第五电容的第一端相连，第五电容的第二端分别与所述第二二极管的阳极、第二功率开关的漏极相连；
[0014]所述第一二极管的阴极、第二二极管的阴极相连后分别与所述第六电容的第一端、电阻的第一端相连，形成输出正极；
[0015]所述第一功率开关的源极、第二功率开关的源极相连后分别与所述第六电容的第二端、电阻的第二端相连，形成输出负极。
[0016]较佳地，当单桥输入电流峰值两侧控制角在预设范围以内时，所述第一功率开关以及第二功率开关保持关断，所述第六电容处于充电状态，该阶段单桥前电压等于最终输出电压；
[0017]当单桥输入电流峰值两侧控制角在预设范围以外时，所述第一功率开关以及第二功率开关保持导通，所述第六电容处于非充电状态，该阶段单桥前电压等于零。
[0018]较佳地，所述单桥输入电流峰值两侧控制角的预设范围为[0，π/2]。
[0019]所述无线输电单桥功率电路的桥前基波电压为桥前电流为桥前等效电阻为
[0020]较佳地，所述无线输电单桥功率电路的输出电流平均值为桥前电流为输出电压为桥前等效电阻为
[0021]较佳地，所述第一功率开关以及所述第二功率开关为SiC半导体第一功率开关以及SiC半导体第二功率开关。
[0022]本专利技术还提供一种无线输电单桥功率电路的阻抗调节方法，其包括：
[0023]S71：当单桥输入电流峰值两侧控制角在预设范围以内时，控制所述第一功率开关以及第二功率开关保持关断，所述第六电容处于充电状态，该阶段单桥前电压等于最终输出电压；
[0024]S72：当单桥输入电流峰值两侧控制角在预设范围以外时，控制所述第一功率开关以及第二功率开关保持导通，所述第六电容处于非充电状态，该阶段单桥前电压等于零；
[0025]所述S11与S22不分先后顺序。
[0026]较佳地，还包括以下流程：
[0027]令单桥输入电流峰值两侧控制角的预设范围为[0，π/2]。
[0028]较佳地，还包括以下流程：
[0029]令所述无线输电单桥功率电路的桥前基波电压为桥前电流
为桥前等效电阻为
[0030]较佳地，还包括以下流程：
[0031]令所述无线输电单桥功率电路的输出电流平均值为桥前电流为输出电压为桥前等效电阻为
[0032]相较于现有技术，本专利技术具有以下优点：
[0033](1)本专利技术提供的无线输电单桥功率电路及其阻抗调节方法，通过补偿电路以及整流电路，可以优化双边LCC拓扑整个无线输电系统的性能，双边LCC拓扑的磁耦合机构在合适等效电阻时可以获得最大的传输效率；
[0034](2)本专利技术提供的无线输电单桥功率电路及其阻抗调节方法，通过第三电感与第四电容串联振荡，在第一二极管、第二二极管与第一功率开关、第二功率开关构成的可控单桥输入端产生正弦电流，通过控制第一功率开关、第二功率开关的驱动脉冲规则，可以控制第六电容的充电占比，由此使可控单桥输入端电压波形改变，进而改变接口端AB之间等效电阻；
[0035](4)本专利技术提供的无线输电单桥功率电路及其阻抗调节方法，通过实时计算磁耦合机构最大传输效率时对应的接口端等效电阻，调节可控单桥中第一功率开关、第二功率开关的驱动脉冲规则，即控制角α大小，使得在最终负载改变时在接口端获得最佳等效电阻；
[0036](3)本专利技术提供的无线输电单桥功率电路及其阻抗调节方法，通过第一功率开关、第二功率开关采用SiC半导体，其开关频率等于无线输电系统的工作频率，附加损耗得到控制，可以确保整个无线输电系统效率最大化。
[0037]当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
[0038]下面结合附图对本专利技术的实施方式作进一步说明：
[0039]图1为本专利技术一实施例的无线输电单桥功率电路的电路图；
[0040]图2为本专利技术一实施例的无线输电单桥功率电路的调节信号图；
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无线输电单桥功率电路，其特征在于，包括：补偿电路以及整流电路；其中，所述补偿电路包括：耦合线圈、第一电感、第二电感、第一电容、第二电容以及第三电容；所述整流电路包括：第三电感、第四电感、第四电容、第五电容、第一二极管、第二二极管、第一功率开关、第二功率开关以及电阻；所述耦合线圈的第一端与第一电容的第一端相连；所述耦合线圈的第二端与所述第二电容的第一端相连；所述第一电容的第二端分别与所述第三电容的第一端、第一电感的第一端相连；所述第二电容的第二端分别与所述第三电容的第二端、第二电感的第一端相连，所述第一电感的第二端与所述第三电感的第一端相连，所述第二电感的第二端与所述第四电感的第一端相连；所述第三电感的第二端与所述第四电容的第一端相连，第四电容的第二端分别与所述第一二极管的阳极、第一功率开关的漏极相连；所述第四电感的第二端与所述第五电容的第一端相连，第五电容的第二端分别与所述第二二极管的阳极、第二功率开关的漏极相连；所述第一二极管的阴极、第二二极管的阴极相连后分别与所述第六电容的第一端、电阻的第一端相连，形成输出正极；所述第一功率开关的源极、第二功率开关的源极相连后分别与所述第六电容的第二端、电阻的第二端相连，形成输出负极。2.根据权利要求1所述的无线输电单桥功率电路，其特征在于，当单桥输入电流峰值两侧控制角在预设范围以内时，所述第一功率开关以及第二功率开关保持关断，所述第六电容处于充电状态，该阶段单桥前电压等于最终输出电压；当单桥输入电流峰值两侧控制角在预设范围以外时，所述第一功率开关以及第二功率开关保持导通，所述第六电容处于非充电状态，该阶段单桥前电压等于零。3.根据权利要求1所述的无线输电单桥功率电路，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王京，吴双，常中科，李煌，王天风，侯孝涵，徐青菁，杨喜军，高飞，唐厚君，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：