一种多自由度对称式动态电路补偿拓扑结构制造技术

本发明专利技术公开了一种多自由度对称式动态电路补偿拓扑结构，应用于电动汽车公路无线充电系统。电动汽车在公路行驶过程中，传能和接收线圈相对位移会造成线圈之间耦合系数的变化，该发明专利技术能实时调节电路中的补偿元件参数，消除公路无线充电系统中潜在的因电路容性或感性所带来的无功损耗，提高电路功率因数。其次，本发明专利技术具有较高的普适性，即使更换不同型号的传能与接收线圈，无线充电系统依然能实现无功补偿，实现传能与接收线圈的普适性使用。再者，相比传统的基于相控电路的动态电路补偿拓扑，该发明专利技术避免了功率开关管在高频电路中开关所产生的纹波电压，有效解决无线充电传能和接收线圈耦合的容错性难题，具有更宽的补偿宽度。具有更宽的补偿宽度。具有更宽的补偿宽度。

【技术实现步骤摘要】
一种多自由度对称式动态电路补偿拓扑结构


[0001]本专利技术涉及电路无功补偿
，具体涉及一种多自由度对称式动态电路补偿拓扑结构。

技术介绍

[0002]近年来，电动汽车在公路行驶过程中的无线充电技术得到众多学者关注。
[0003]然而，现阶段的电动汽车公路充电技术仍未实现商业化成熟，其中一大痛点在于，现有的传统动态传能电路补偿拓扑，受松耦合参数不断发生较大周期性变化等影响，前者的单自由度变化无法满足后者所需的宽泛动态补偿宽度。
[0004]其次，基于相控电路的传统动态传能电路补偿拓扑在高频电路产生纹波电压干扰，上述问题均导致电动汽车在行驶过程中造成无功浪费，导致传能效率降低。
[0005]因此，如何设计应用于电动汽车公路无线充电系统电路中的一种动态电路补偿拓扑具备宽泛动态补偿宽度，避免开关管在高频电路中造成的纹波电压干扰，使电动汽车在行驶过程中传能线圈与接收线圈的松耦合参数受传能距离的影响不断发生较大周期性变化的情况下无线传能效率得以保持在高水平状态，是本领域技术人员亟需解决的关键问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为电动汽车公路充电系统中的电路提供一种动态电路补偿拓扑结构，在传能线圈和接收线圈耦合性能发生周期性不可预期变化情况下也即时保障上述电动汽车公路充电系统中的电路功率因数处于高水平稳定，消除传能线圈和接收线圈耦合性能发生周期性变化对电动汽车公路充电系统中的电路稳定性造成的影响，提高了电动汽车公路系统的无功补偿稳定性。
[0007]为解决传能线圈和接收线圈耦合性能发生周期性不可预期变化情况下造成的电路补偿网络补偿失败的技术问题，本专利技术提供一种多自由度对称式动态电路补偿拓扑，所述多自由度对称式动态电路补偿拓扑能够重新构造电路拓扑结构从而改变补偿电路的阻容特性，实现传能线圈和接收线圈不同耦合系数情况下电路的无功补偿，既能保持电路功率因数的高水平稳定，也能兼容电源不同输出下的频率恒压或恒流模式，以满足负载自身的不同输出需求，解决电动汽车公路无线充电在电动汽车行驶过程中无功损耗大的问题，包括：第一功率开关管S1、第二功率开关管S2、第三功率开关管S3、第四功率开关管S4、第一可变电容C1、第二可变电容C2、第三可变电容C3、第四可变电容C4、第五可变电容C5、第六可变电容C6、第七可变电容C7、第八可变电容C8、第九可变电容C9、第十可变电容C
10
、第十一可变电容C
11
、第十二可变电容C
12
、第一固定电感L1、第二固定电感L2、第一可变电感L
c1
、第二可变电感L
c2
构成。
[0008]所述第一功率开关管S1的第一端与第一可变电容C1的第二端、第二可变电容C2的第一端连接；
[0009]所述第一功率开关管S1的第二端与第三可变电容C3的第一端连接；
[0010]所述第二功率开关管S2的第一端与第四可变电容C4的第二端、第五可变电容C5的第一端连接；
[0011]所述第二功率开关管S2的第二端与第六可变电容C6的第一端连接；
[0012]所述第三功率开关管S3的第一端与第七可变电容C7的第二端、第八可变电容C8的第一端连接；
[0013]所述第三功率开关管S3的第二端与第九可变电容C9的第一端连接；
[0014]所述第四功率开关管S4的第一端与第十可变电容C
10
的第二端、第十一可变电容C
11
的第一端连接；
[0015]所述第四功率开关管S4的第二端与第十二可变电容C
12
的第一端连接；
[0016]所述第一可变电容C1的第一端与第一固定电感L1的第二端、所述第四可变电容C4的第一端连接；
[0017]所述第二可变电容C2的第二端与第三可变电容C3的第二端、高频逆变电路、传能线圈连接；
[0018]所述第五可变电容C5的第二端与第六可变电容C6的第二端、传能线圈连接；
[0019]所述第八可变电容C7的第一端与第二固定电感L2的第二端、第十可变电容C
10
的第一端连接；
[0020]所述第八可变电容C8的第二端与第九可变电容C9的第二端、能量转换模块、接收线圈连接；
[0021]所述第十一可变电容C
11
的第二端与第十二可变电容C
12
的第二端、接收线圈连接；
[0022]所述第一可变电感L
c1
的第一端与高频逆变电路连接；
[0023]所述第一可变电感L
c1
的第二端与第一固定电感L1的第一端连接；
[0024]所述第二可变电感L
c2
的第一端与能量转换模块连接；
[0025]所述第二可变电感L
c2
的第二端与第二固定电感L2的第一端连接。
[0026]从上述技术方案可以看出，本专利技术实施例具有以下效益：
[0027]与传统的基于相控电路的动态电路补偿拓扑的相比，本专利技术多自由度对称式动态电路补偿拓扑，能实现更大耦合系数变化幅度下的无功补偿，具备更宽的无功补偿带，同时避免了高频电路下再次频繁开启关闭功率开关管带来的纹波影响，提升了电动汽车公路无线充电系统中动态补偿电路的稳定性。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下文对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，下述附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1为本专利技术的一种多自由度对称式动态电路补偿拓扑的整体应用结构示意图；
[0030]图2为本专利技术的一种多自由度对称式动态电路补偿拓扑的结构示意图；
[0031]图3为本专利技术的一种多自由度对称式动态电路补偿拓扑的结构电路等效示意图；
[0032]图4为本专利技术一个实施例中提供的一种多自由度对称式动态电路补偿拓扑在粗调工作模式情况下的拓扑结构示意图；
[0033]图5为本专利技术一个实施例中提供的一种多自由度对称式动态电路补偿拓扑在精调工作模式情况下的拓扑结构示意图；
[0034]图6为本专利技术的一种线性电感元件磁场示意图。
[0035]其中：S1为第一功率开关管、S2为第二功率开关管、S3为第三功率开关管、S4为第四功率开关管、C1为第一可变电容、C2为第二可变电容、C3为第三可变电容、C4为第四可变电容、C5为第五可变电容、C6为第六可变电容、C7为第七可变电容、C8为第八可变电容、C9为第九可变电容、C
10
为第十可变电容、C
11
为第十一可变电容、C
12
为第十二可变电容、L1为第一固定电感、L2为第二固定电感、L
c1
为第一可变电感、L
c2
为第二固定电感、L
t...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多自由度对称式动态电路补偿拓扑，其特征在于，包括：第一功率开关管S1、第二功率开关管S2、第三功率开关管S3、第四功率开关管S4、第一可变电容C1、第二可变电容C2、第三可变电容C3、第四可变电容C4、第五可变电容C5、第六可变电容C6、第七可变电容C7、第八可变电容C8、第九可变电容C9、第十可变电容C
10
、第十一可变电容C
11
、第十二可变电容C
12
、第一固定电感L1、第二固定电感L2、第一可变电感L
c1
、第二可变电感L
c2
；所述第一功率开关管S1的第一端与第一可变电容C1的第二端、第二可变电容C2的第一端连接；所述第一功率开关管S1的第二端与第三可变电容C3的第一端连接；所述第二功率开关管的S2的第一端与第四可变电容C4的第二端、第五可变电容C5的第一端连接；所述第二功率开关管的S2的第二端与第六可变电容C6的第一端连接；所述第三功率开关管的S3的第一端与第七可变电容C7的第二端、第八可变电容C8的第一端连接；所述第三功率开关管的S3的第二端与第九可变电容C9的第一端连接；所述第四功率开关管的S4的第一端与第十可变电容C
10
的第二端、第十一可变电容C
11
的第一端连接；所述第四功率开关管的S4的第二端与第十二可变电容C
12
的第一端连接；所述第一可变电容C1的第一端与第一固定电感L1的第二端、所述第四可变电容C4的第一端连接；所述第二可变电容C2的第二端与第三可变电容C3的第二端、高频逆变电路、传能线圈连接；所述第五可变电容C5的第二端与第六可变电容C6的第二端、传能线圈连接；所述第八可变电容C7的第一端与第二固定电感L2的第二端、第十可变电容C
10
的第一端连接；所述第八可变电容C8的第二端与第九可变电容C9的第二端、能量转换模块、接收线圈连接；所述第十一可变电容C
11
的第二端与第十二可变电容C
12
的第二端、接收线圈连接；所述第一可变电感L
c1
的第一端与高频逆变电路连接；所述第一可变电感L
c1
的第二端与第一固定电感L1的第一端连接；所述第二可变电感L
c2
的第一端与能量转换模块连接；所述第二可变电感L
c2
的第二端与第二固定电感L2的第一端连接。2.根据权利要求1所述的一种多自由度对称式动态电路补偿拓扑，其特征在于，采用传能端和接收端对称T型结构，所述第一固定电感L1的参数与第四固定电感L4的参数相同，所述第十四可变电容C
14
的工作参数与第十五可变电容C
15
的工作参数相同，所述第十三可变电容C
13
的工作参数与第十六可变电容C
16
的工作参数相同。3.根据权利要求1所述的一种多自由度对称式动态电路补偿拓扑，其特征在于，对称分布于电动汽车公路无线充电系统的传能端与接收端，传能端电路补偿拓扑由第一功率开关管S1、第二功率开关管S2、第三功率开关管S3、第四功率开关管S4、第一可变电容C1、第二可变电容C2、第三可变电容C3、第四可变电容C4、第五可变电容C5、第六可变电容C6、第七可变电容C7、第八可变电容C8、第九可变电容C9、第十可变电容C
10
、第十一可变电容C
11
、第十二可变电容C
12
、第一固定电感L1、第二固定电感L2、第一可变电感L
c1
、第二可变电感L
c2
构成。4.根据权利要求1所述的一种多自由度对称式动态电路补偿拓扑，其输出端电能由高频逆变电路提供，所述功率开关管的导通控制是通过电压电流传感器反馈处理后由开关管触发电路控制。5.根据权利要求1所述的一种多自由度对称式动态电路补偿拓扑，其特征在于，应用于电动汽车公路无线充电系统的电路补偿拓扑，具有粗调与精调模式，以第一可变电容C1、第二可变电容C2、第三可变电容C3、第一功率开关管S1经过电路等效构成的第十三可变电容C
13
为第一电容可调节模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓世浩，张桂东，罗配明，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：