一种带有LCC-LCLCC补偿网络的谐振式无线电能传输系统技术方案

本发明专利技术提供了一种带有LCC

【技术实现步骤摘要】
一种带有LCC
‑
LCLCC补偿网络的谐振式无线电能传输系统


[0001]本专利技术涉及无线电能传输
，更具体地，涉及一种带有LCC
‑
LCLCC补偿网络的谐振式无线电能传输系统。

技术介绍

[0002]传统的电能传输方式采用插电式有线传输，在用电时存在火花及高压触电等安全隐患，危害用电安全，用电可靠性较低，并且难以达到一些特殊工业场合的安全要求。无线电能传输技术正是为了弥补这些不足而被广泛探讨与研究的一种电能传输技术。无线电能传输系统是一种新兴的无需物理接触便可在一定距离内实现从供电电源到负载端的电能传输技术。与传统金属导线直接接触的电能传输方式不同，无线电传输技术是利用磁场、激光或微波等作为能量的传输媒介，使电网与用电设备之间无需电气直接接触，有效克服了传统金属导线直接接触供电形式所存在的固有缺陷，极大地降低了用电设备对电线与接线端口的使用率，因此，无线电能传输系统在安全性、电气隔离、电气维护、便捷性以及在特殊环境与天气下工作的能力等方面具有诸多优势。
[0003]无线电能传输系统依靠线圈的耦合进行能量传输，由于需要实现一定距离的电能传输，使得线圈间的耦合系数低，降低了能量的传输效率。为了提高能量的传输效率，需要对发射和接收线圈进行补偿，使发射线圈和接收线圈处于谐振状态，在谐振状态下，系统的传输效率将大大提高。然而，以往的结构存在一些缺陷和不足之处：基础的串联或并联补偿网络无法实现发射线圈的恒流和接收端的恒压输出，新提出的LCC
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S型和双边LCC型补偿网络能实现发射线圈的恒流和接收端的恒压输出，但其负载特性仍不够好，在负载变化时效率显著降低，同时在发射线圈和接受线圈不对准，发生偏移时，传输的效率也会显著降低。
[0004]公开号为CN212063636U，公开日：2020
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12
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01，一种基于复合LCC补偿的无线电能传输装置，该专利采用双边LCC型补偿网络，同样存在负载特性仍不够好，在负载变化时效率显著降低的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术为克服上述技术问题，提供一种在负载变化时传输更稳定、并且抗偏移能力更强的带有LCC
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LCLCC补偿网络的谐振式无线电能传输系统。
[0006]本专利技术技术方案如下：
[0007]一种带有LCC
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LCLCC补偿网络的谐振式无线电能传输系统，包括：发射端和接收端；所述发射端包括：第一整流滤波电路、高频功率逆变电路、LCC谐振网络和发射线圈L2；接收端包括：接收线圈L3、LCLCC谐振网络、第二整流滤波电路；
[0008]所述发射端的第一整流滤波电路连接高频功率逆变电路，高频功率逆变电路连接LCC谐振网络，LCC谐振网络连接发射线圈L2，接收端的接收线圈L3连接LCLCC谐振网络，LCLCC谐振网络连接第二整流滤波电路。
[0009]本技术方案提出了一种带有LCC
‑
LCLCC补偿网络的谐振式无线电能传输系统主电
路拓扑结构，通过在发射端设置LCC谐振网络，在接收端设置LCLCC谐振网络，使本专利技术提出的无线电能传输系统相对于现有的LCC
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S和双边LCC型无线电能传输系统具有更好的效率表现，具体为：在负载变化时，电能传输效率的变化幅度较现有的拓扑结构更小，和传统结构相比更能维持高传输效率，传输更稳定。在线圈发生偏移时，传输效率的下降幅度更小，抗偏移能力更强。
[0010]进一步地，所述LCC谐振网络包括：第一电感L1、第一电容C1、第二电容C2；所述LCLCC谐振网络包括：第三电容C3、第四电容C4、第四电感L4、第五电容C5、第五电感L5；
[0011]LCC谐振网络的第二电容C2和发射线圈L2串联后与第一电容C1并联，第一电容C1的第一引脚连接第一电感L1的第二引脚，第一电感L1的第一引脚连接高频功率逆变电路的第一输出端，第一电容C1的第二引脚连接高频功率逆变电路的第二输出端；接收线圈L3与LCLCC谐振网络的第三电容C3串联后与第四电容C4并联，第四电容C4的第一引脚连接第四电感L4的第一引脚，第四电感L4的第二引脚连接第五电感L5的第一引脚，第五电容C5的第一引脚连接第四电感L4的第二引脚，第五电容C5的第二引脚连接第四电容C4第二引脚，第五电容C5的第二引脚和第五电感L5的第二引脚均与第二整流滤波电路连接。
[0012]进一步地，第一整流滤波电路包括：第一整流二极管D1、第二整流二极管D2、第三整流二极管D3、第四整流二极管D4、输入滤波电容C
in
；第一整流二极管D1的正极连接第三整流二极管D3的负极，第三整流二极管D3的正极连接第四整流二极管D4的正极，第四整流二极管D4的负极连接第二整流二极管D2的正极，第二整流二极管D2的负极连接第一整流二极管D1的负极，输入滤波电容C
in
第一端连接整流二极管D2的负极，输入滤波电容C
in
第二端连接四整流二极管D4的正极；第一整流二极管的正极和第四整流二极管D4的负极作为第一整流滤波电路的电源输入端，输入滤波电容C
in
的两端作为第一整流滤波电路的输出端与高频功率逆变电路连接。
[0013]进一步地，所述高频功率逆变电路为全桥逆变电路。
[0014]上述技术方案中，采用全桥逆变电路，开关电流较小，转换效率高。
[0015]进一步地，所述高频功率逆变电路包括：第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3和第四MOS管Q4；
[0016]第一MOS管Q1源极连接第二MOS管Q2漏极，第二MOS管Q2源极连接第四MOS管Q4源极，第四MOS管Q4漏极连接第三MOS管Q3源极，第三MOS管Q3漏极连接第一MOS管Q1漏极，第四MOS管Q4源极接地；第三MOS管Q3漏极和第四MOS管Q4源极均作为高频功率逆变电路的输入端与第一整流滤波电路的输出端连接；第一MOS管Q1源极和第四MOS管Q4漏极作为高频功率逆变电路的输出端与LCC谐振网络连接。
[0017]进一步地，所述第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3和第四MOS管Q4均为N沟道耗尽型MOS管。
[0018]进一步地，所述第二整流滤波电路包括：第一功率二极管D
R1
、第二功率二极管D
R2
、第三功率二极管D
R3
、第四功率二极管D
R4
、输出滤波电容C
o
；
[0019]第一功率二极管D
R1
的正极连接第三功率二极管D
R3
的负极，第三功率二极管D
R3
的正极连接第四功率二极管D
R4
的正极，第四功率二极管D
R4
的负极连接第二功率二极管D
R2
的正极，第二功率二极管D
R2
的负极连接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带有LCC
‑
LCLCC补偿网络的谐振式无线电能传输系统，其特征在于，包括：发射端和接收端；所述发射端包括：第一整流滤波电路、高频功率逆变电路、LCC谐振网络和发射线圈L2；接收端包括：接收线圈L3、LCLCC谐振网络、第二整流滤波电路；所述发射端的第一整流滤波电路连接高频功率逆变电路，高频功率逆变电路连接LCC谐振网络，LCC谐振网络连接发射线圈L2，接收端的接收线圈L3连接LCLCC谐振网络，LCLCC谐振网络连接第二整流滤波电路。2.根据权利要求1所述的一种带有LCC
‑
LCLCC补偿网络的谐振式无线电能传输系统，其特征在于，所述LCC谐振网络包括：第一电感L1、第一电容C1、第二电容C2；所述LCLCC谐振网络包括：第三电容C3、第四电容C4、第四电感L4、第五电容C5、第五电感L5；LCC谐振网络的第二电容C2和发射线圈L2串联后与第一电容C1并联，第一电容C1的第一引脚连接第一电感L1的第二引脚，第一电感L1的第一引脚连接高频功率逆变电路的第一输出端，第一电容C1的第二引脚连接高频功率逆变电路的第二输出端；接收线圈L3与LCLCC谐振网络的第三电容C3串联后与第四电容C4并联，第四电容C4的第一引脚连接第四电感L4的第一引脚，第四电感L4的第二引脚连接第五电感L5的第一引脚，第五电容C5的第一引脚连接第四电感L4的第二引脚，第五电容C5的第二引脚连接第四电容C4第二引脚，第五电容C5的第二引脚和第五电感L5的第二引脚均与第二整流滤波电路连接。3.根据权利要求2所述的一种带有LCC
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LCLCC补偿网络的谐振式无线电能传输系统，其特征在于，第一整流滤波电路包括：第一整流二极管D1、第二整流二极管D2、第三整流二极管D3、第四整流二极管D4、输入滤波电容C
in
；第一整流二极管D1的正极连接第三整流二极管D3的负极，第三整流二极管D3的正极连接第四整流二极管D4的正极，第四整流二极管D4的负极连接第二整流二极管D2的正极，第二整流二极管D2的负极连接第一整流二极管D1的负极，输入滤波电容C
in
第一端连接整流二极管D2的负极，输入滤波电容C
in
第二端连接四整流二极管D4的正极；第一整流二极管的正极和第四整流二极管D4的负极作为第一整流滤波电路的电源输入端，输入滤波电容C
in
的两端作为第一整流滤波电路的输出端与高频功率逆变电路连接。4.根据权利要求1所述的一种带有LCC
‑
LCLCC补偿网络的谐振式无线电能传输系统，其特征在于，所述高频功率逆变电路为全桥逆变电路。5.根据权利要求3所述的一种带有LCC
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LCLCC补偿网络的谐振式无线电能传输系统，其特征在于，所述高频功率逆变电路包括：第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3和第四MOS管Q4；第一MOS管Q1源极连接第二MOS管Q2漏极，第二MOS管Q2源极连接第四MOS管Q4源极，第四M...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志忠，张亦弛，邱炜，夏振林，刘飞廉，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：