基于多桥臂逆变器的动态无线充电系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于多桥臂逆变器的动态无线充电系统，其特征在于：包括至少一个直流电源，所述直流电源通过多桥臂逆变器连接有多个原边谐振补偿网络，每一个原边谐振补偿网络上连接一个能量发射线圈；其中：所述多桥臂逆变器包括一个主桥臂和多个辅桥臂，每一个原边谐振补偿网络连接在主桥臂和对应的一个辅桥臂之间。其效果是：通过采用多桥臂逆变器，可以有效减少系统中开关元件数量，节约系统硬件设计成本，提升开关管的使用效率，满足动态无线充电需求。动态无线充电需求。动态无线充电需求。

【技术实现步骤摘要】
基于多桥臂逆变器的动态无线充电系统


[0001]本技术涉及无线电能传输技术，具体地说，涉及一种基于多桥臂逆变器的动态无线充电系统。

技术介绍

[0002]无线电能传输技术是一种安全方便的新技术，通过非电气接触的方式为静止或移动中的用电设备实时地提供能量供给。典型的无线电能传输系统通过两个线圈之间的耦合来传递能量。在大功率动态无线电能传输系统中，为了给移动的设备供电，发射线圈往往需要采用线圈阵列的形式以提供足够的磁场强度来保证传输功率。传统的大功率动态无线充电系统中，每个线圈需要单独配备一个可以独立工作的逆变器来实现控制地面线圈内电流的通断，避免当用电设备移走后发射线圈仍通高频电流，产生强电磁辐射导致安全事故。但是，逆变器的制造成本相对较高，在长距离动态无线充电系统中常常需要配备数百个独立的逆变器，然而往往只有一至两个需要在用电设备经过时短时间启动工作以满足功率传输需求，导致整个电路系统功率容量极大但利用率很低。

技术实现思路

[0003]为了解决上述技术问题，本技术首先提供一种基于多桥臂逆变器的动态无线充电系统，通过将线路上数十个逆变器简化为一个逆变器并实现每一路电流的单独控制。
[0004]为实现上述目的，本技术所采用的具体技术方案如下：
[0005]一种基于多桥臂逆变器的动态无线充电系统，其关键在于：包括至少一个直流电源，所述直流电源通过多桥臂逆变器连接有多个原边谐振补偿网络，每一个原边谐振补偿网络上连接一个能量发射线圈；其中：所述多桥臂逆变器包括一个主桥臂和多个辅桥臂，每一个原边谐振补偿网络连接在主桥臂和对应的一个辅桥臂之间。
[0006]可选地，多个所述能量发射线圈沿着接收端的移动路径按序依次排列，也可以根据应用场景需求设置成原边线圈阵列形式。
[0007]可选地，包括能量接收线圈，且所述能量接收线圈设置在汽车底盘上。
[0008]可选地，多个所述能量发射线圈铺设于道路地面下方。
[0009]可选地，所述原边谐振补偿网络是由电感L
f1
、电容C
f1
和电容C
p
构成的LCC谐振补偿网络。
[0010]可选地，所述多桥臂逆变器中的主桥臂和任一辅桥臂配置形成H桥逆变器，在所述多桥臂逆变器上还连接有用于驱动所述主桥臂和任一辅桥臂的控制器。
[0011]可选地，所述控制器还连接有位置检测模块，所述位置检测模块通过检测能量接收线圈的位置来控制所述主桥臂和对应的辅桥臂，实现对应位置能量发射线圈上电工作。
[0012]可选地，每个原边谐振补偿网络的谐振频率相同。
[0013]可选地，每个能量发射线圈的尺寸相同，且相邻两个能量发射线圈的间距相同。
[0014]本技术的显著效果是：
[0015]通过采用多桥臂逆变器，可以有效减少系统中开关元件数量，节约系统硬件设计成本，提升开关管的使用效率，满足动态无线充电需求。
附图说明
[0016]下面将结合附图及实施例对本技术作进一步说明，附图中：
[0017]图1为本技术的系统架构图；
[0018]图2为本技术具体实施例中LCC补偿网络的电路原理图。
具体实施方式
[0019]下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
[0020]在本技术的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0021]图1示出了本技术的第一种实施例：针对电动汽车应用场景提出的一种基于多桥臂逆变器的动态无线充电系统，多个能量发射线圈沿着车辆行驶道路铺设于道路地面下方，每个能量发射线圈的尺寸相同，且相邻两个能量发射线圈的间距相同，能量接收线圈设置在汽车底盘上，电动汽车沿着车辆行驶道路行驶时，能量接收线圈可以接收对应位置的能量发射线圈所发出的无线能量，实现动态无线充电。
[0022]从图1可以看出，系统包括一个直流电源，直流电源通过多桥臂逆变器连接有多个原边谐振补偿网络，每一个原边谐振补偿网络上连接一个能量发射线圈；其中：多桥臂逆变器包括一个主桥臂和多个辅桥臂，每一个原边谐振补偿网络连接在主桥臂和对应的一个辅桥臂之间，图1中Qc1和Qc2为主桥臂的两个开关管，所有的能量都流经主桥臂，Q11和Q12组成的桥臂为辅桥臂1，Q21和Q22组成的桥臂为辅桥臂2，以此类推，Qn1和Qn2组成的桥臂为辅桥臂n，主桥臂与任何一个辅桥臂之间都连接一个谐振网络和发射线圈，多桥臂逆变器中的主桥臂和任一辅桥臂配置形成H桥逆变器，通常在多桥臂逆变器上还连接有用于驱动所述主桥臂和任一辅桥臂的控制器，在任意时刻，主桥臂处于工作状态，当电动汽车经过哪个辅桥臂对应的线圈时，哪个辅桥臂即开始工作，实现电流在相应的线圈内流通；当电动汽车离开这个线圈后，相应的辅桥臂停止工作，地面的能量发射线圈的电流实现断开。
[0023]具体实施时，主桥臂与任意辅桥臂均可组成H桥+LCC补偿网络，以此来控制相应能量发射线圈的工作状态，结合图2可以看出，原边谐振补偿网络是由电感L
f1
、电容C
f1
和电容C
p
构成的LCC谐振补偿网络，具体实施时，每个原边谐振补偿网络的谐振频率相同，通常图2中电感及电容的通常满足式(1)：
[0024][0025]其中ω0是系统工作频率，在LCC谐振补偿网络中一般选取定频工作；Z
p
是逆变器的输出阻抗：
[0026][0027]Z
r
是副边的反射阻抗，当原副边线圈没有耦合时，Z
r
是无穷小的，此时Z
p
无穷大。
[0028]逆变器输出电流可表示为：
[0029]i
Lf1
＝u
ab
C
f1
(Z
r
+r
Lp
)/L
f1
ꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0030]逆变器输出功率为：
[0031][0032]r
Lp
是发射线圈的内阻，一般为毫欧级，u
ab
为逆变器输出电压，M为原副边线圈的互感，当两个线圈解耦时，M值为0，为因此，当原副边线圈解耦(能量发射线圈与能量接收线圈距离较远时)，逆变器只输出一个极小的功率以维本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多桥臂逆变器的动态无线充电系统，其特征在于：包括至少一个直流电源，所述直流电源通过多桥臂逆变器连接有多个原边谐振补偿网络，每一个原边谐振补偿网络上连接一个能量发射线圈；其中：所述多桥臂逆变器包括一个主桥臂和多个辅桥臂，每一个原边谐振补偿网络连接在主桥臂和对应的一个辅桥臂之间。2.根据权利要求1所述的基于多桥臂逆变器的动态无线充电系统，其特征在于：多个所述能量发射线圈沿着接收端的移动路径按序依次排列。3.根据权利要求2所述的基于多桥臂逆变器的动态无线充电系统，其特征在于：包括能量接收线圈，且所述能量接收线圈设置在汽车底盘上。4.根据权利要求3所述的基于多桥臂逆变器的动态无线充电系统，其特征在于：多个所述能量发射线圈铺设于道路地面下方。5.根据权利要求1
‑
4任一所述的基于多桥臂逆变器的动态无线充电系统，其特征在于：所述原边谐振补偿网络是由电感L
f1

【专利技术属性】
技术研发人员：周诗杰，王德勇，刘德霞，
申请(专利权)人：重庆前卫无线电能传输研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：