一种基于解耦线圈的高功率四通道无线充电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于解耦线圈的高功率四通道无线充电系统，其中第一级能量发射线圈L

【技术实现步骤摘要】
一种基于解耦线圈的高功率四通道无线充电系统


[0001]本专利技术属于电力电子变换
，尤其涉及一种基于解耦线圈的高功率四通道无线充电系统。

技术介绍

[0002]如今，在能源短缺和环境污染的压力下，电动汽车(EV)产业在全球范围内蓬勃发展。然而，电动汽车仍存在一些重大挑战，如电动汽车电池充电时间较长，传统的导电充电需要沉重的电缆，难以处理且不安全。无线功率传输(WPT)系统由于其安全、方便和可靠性，逐渐成为一种有前景且实用的新型充电方式。然而，WPT系统仍然面临着充电时间较长的问题，特别是在一些实际应用中，如公共交通系统(公共汽车和电力机车)的充电。高功率充电是减少充电时间时长的关键。因此，电动汽车充电对大功率无线充电的要求正在上升。但WPT系统的功率能力受到功率设备和半导体元件的限制，这直接加大了高功率WPT系统设计难度。此外，在实际应用中，由于电动车内部体积有限，谐振元件的电压应力和绝缘性也是大功率无线充电应用的瓶颈，因此提高WPT系统的功率能力是一个很大的挑战。
[0003]传统的WPT系统只有一个发射机和一个接收机。因此，发射机和接收机之间只有一条能量传输路径，功率等级有限。基于以上问题，本专利技术设计出一种基于解耦线圈的高功率四通道无线充电系统，通过线圈结构设计和特殊放置方式，四通道磁耦合器可实现通道间的解耦，消除了通道间的干扰，简化了控制逻辑。实现了可扩展的模块化设计。此外，四通道磁耦合器的解耦特性不受系统水平方向和垂直方向偏移的影响，具有更好应用潜能。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供了一种基于解耦线圈的高功率四通道无线充电系统，该无线充电系统将第一级能量发射线圈L
T1
、第二级能量发射线圈L
T2
、第三级能量发射线圈L
T3
、第四级能量发射线圈L
T4
分别以相邻互相垂直的方式摆放，构成发射盘；将第一级能量接收线圈L
R1
、第二级能量接收线圈L
R2
、第三级能量接收线圈L
R3
、第四级能量接收线圈L
R4
分别以相邻互相垂直的方式摆放，构成接收盘，同时采用四个双LCC补偿拓扑以并联方式连接，以构成四条功率传输通道，进而实现无线充电系统功率提升功能。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于解耦线圈的高功率四通道无线充电系统，包括输入直流电源U
D
、高频逆变器H1、高频逆变器H2、高频逆变器H3、高频逆变器H4、整流器Q1、整流器Q2、整流器Q3、整流器Q4、第一级发射侧串联补偿电感L
P1
、第二级发射侧串联补偿电感L
P2
、第三级发射侧串联补偿电感L
P3
、第四级发射侧串联补偿电感L
P4
、第一级发射侧并联补偿电容C
P1
、第二级发射侧并联补偿电容C
P2
、第三级发射侧并联补偿电容C
P3
、第四级发射侧并联补偿电容C
P4
、第一级发射侧补偿电容C
T1
、第二级发射侧补偿电容C
T2
、第三级发射侧补偿电容C
T3
、第四级发射侧补偿电容C
T4
、第一级接收侧补偿电容C
R1
、第二级接收侧补偿电容C
R2
、第三级接收侧补偿电容C
R3
、第四级接收侧补偿电容C
R4
、第一级能量发射线圈L
T1
、第二级能量发射线圈L
T2
、第三级能量发射线圈L
T3
、第四级能量发射线圈L
T4
、第一
级能量接收线圈L
R1
、第二级能量接收线圈L
R2
、第三级能量接收线圈L
R3
、第四级能量接收线圈L
R4
、第一级滤波电容C
F1
、第二级滤波电容C
F2
、第三级滤波电容C
F3
、第四级滤波电容C
F4
、第一级接收侧串联补偿电感L
S1
、第二级接收侧串联补偿电感L
S2
、第三级接收侧串联补偿电感L
S3
、第四级接收侧串联补偿电感L
S4
、第一级接收侧并联补偿电容C
S1
、第二级接收侧并联补偿电容C
S2
、第三级接收侧并联补偿电容C
S3
、第四级接收侧并联补偿电容C
S4
、电池负载R
B
；高频逆变器H1、H2、H3和H4共享一个输入直流电源U
D
，并且高频逆变器H1、H2、H3、H4均以相同的工作频率向相应的发射侧谐振网络提供高频电流，所述高频逆变器H1输出的一端串联接入第一级发射侧串联补偿电感L
P1
的一端，所述第一级发射侧串联补偿电感L
P1
的另一端接第一级发射侧并联补偿电容C
P1
和第一级发射侧补偿电容C
T1
的一端，所述第一级发射侧补偿电容C
T1
的另一端接第一级能量发射线圈L
T1
的一端，所述第一级能量发射线圈L
T1
的另一端和第一级发射侧并联补偿电容C
P1
接高频逆变器H1输出的另一端，构成恒流充电第一级发射回路；所述第一级能量接收线圈L
R1
的一端接第一级接收侧补偿电容C
R1
的一端，所述第一级接收侧补偿电容C
R1
的另一端接第一级接收侧并联补偿电容C
S1
和第一级接收侧串联补偿电感L
S1
的一端，所述第一级接收侧串联补偿电感L
S1
接整流器Q1输入的一端，所述第一级能量接收线圈L
R1
和第一级接收侧并联补偿电容C
S1
的另一端接整流器Q1输入的另一端，构成恒流充电第一级接收回路；
[0006]所述高频逆变器H2输出的一端串联接入第二级发射侧串联补偿电感L
P2
的一端，所述第二级发射侧串联补偿电感L
P2
的另一端接第二级发射侧并联补偿电容C
P2
和第二级发射侧补偿电容C
T2
的一端，所述第二级发射侧补偿电容C
T2
的另一端接第二级能量发射线圈L
T2
的一端，所述第二级能量发射线圈L
T2
的另一端和第二级发射侧并联补偿电容C
P2
接高频逆变器H2输出的另一端，构成恒流充电第二级发射回路；所述第二级能量接收线圈L
R2
的一端接第二级接收侧补偿电容C
R2
的一端，所述第二级接收侧补偿电容C...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于解耦线圈的高功率四通道无线充电系统，其特征在于：包括输入直流电源U
D
、高频逆变器H1、高频逆变器H2、高频逆变器H3、高频逆变器H4、整流器Q1、整流器Q2、整流器Q3、整流器Q4、第一级发射侧串联补偿电感L
P1
、第二级发射侧串联补偿电感L
P2
、第三级发射侧串联补偿电感L
P3
、第四级发射侧串联补偿电感L
P4
、第一级发射侧并联补偿电容C
P1
、第二级发射侧并联补偿电容C
P2
、第三级发射侧并联补偿电容C
P3
、第四级发射侧并联补偿电容C
P4
、第一级发射侧补偿电容C
T1
、第二级发射侧补偿电容C
T2
、第三级发射侧补偿电容C
T3
、第四级发射侧补偿电容C
T4
、第一级接收侧补偿电容C
R1
、第二级接收侧补偿电容C
R2
、第三级接收侧补偿电容C
R3
、第四级接收侧补偿电容C
R4
、第一级能量发射线圈L
T1
、第二级能量发射线圈L
T2
、第三级能量发射线圈L
T3
、第四级能量发射线圈L
T4
、第一级能量接收线圈L
R1
、第二级能量接收线圈L
R2
、第三级能量接收线圈L
R3
、第四级能量接收线圈L
R4
、第一级滤波电容C
F1
、第二级滤波电容C
F2
、第三级滤波电容C
F3
、第四级滤波电容C
F4
、第一级接收侧串联补偿电感L
S1
、第二级接收侧串联补偿电感L
S2
、第三级接收侧串联补偿电感L
S3
、第四级接收侧串联补偿电感L
S4
、第一级接收侧并联补偿电容C
S1
、第二级接收侧并联补偿电容C
S2
、第三级接收侧并联补偿电容C
S3
、第四级接收侧并联补偿电容C
S4
、电池负载R
B
；高频逆变器H1、H2、H3和H4共享一个输入直流电源U
D
，并且高频逆变器H1、H2、H3、H4均以相同的工作频率向相应的发射侧谐振网络提供高频电流，所述高频逆变器H1输出的一端串联接入第一级发射侧串联补偿电感L
P1
的一端，所述第一级发射侧串联补偿电感L
P1
的另一端接第一级发射侧并联补偿电容C
P1
和第一级发射侧补偿电容C
T1
的一端，所述第一级发射侧补偿电容C
T1
的另一端接第一级能量发射线圈L
T1
的一端，所述第一级能量发射线圈L
T1
的另一端和第一级发射侧并联补偿电容C
P1
接高频逆变器H1输出的另一端，构成恒流充电第一级发射回路；所述第一级能量接收线圈L
R1
的一端接第一级接收侧补偿电容C
R1
的一端，所述第一级接收侧补偿电容C
R1
的另一端接第一级接收侧并联补偿电容C
S1
和第一级接收侧串联补偿电感L
S1
的一端，所述第一级接收侧串联补偿电感L
S1
接整流器Q1输入的一端，所述第一级能量接收线圈L
R1
和第一级接收侧并联补偿电容C
S1
的另一端接整流器Q1输入的另一端，构成恒流充电第一级接收回路；所述高频逆变器H2输出的一端串联接入第二级发射侧串联补偿电感L
P2
的一端，所述第二级发射侧串联补偿电感L
P2
的另一端接第二级发射侧并联补偿电容C
P2
和第二级发射侧补偿电容C
T2
的一端，所述第二级发射侧补偿电容C
T2
的另一端接第二级能量发射线圈L
T2
的一端，所述第二级能量发射线圈L
T2
的另一端和第二级发射侧并联补偿电容C
P2
接高频逆变器H2输出的另一端，构成恒流充电第二级发射回路；所述第二级能量接收线圈L
R2
的一端接第二级接收侧补偿电容C
R2
的一端，所述第二级接收侧补偿电容C
R2
的另一端接第二级接收侧并联补偿电容C
S2
和...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨林，蒋帅，张莉，
申请(专利权)人：河南师范大学，
类型：发明
国别省市：