【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种自动实现恒流-恒压充电曲线的三线圈无线充电系统，该系统能够自动完成恒流充电模式到恒压充电模式的切换，属于无线充电。
技术介绍
1、传统的有线充电方式在给电子产品充电时需要使用充电线与设备连接，但这种充电方式存在线路复杂、维护困难和插拔时可能产生电火花等问题，这严重限制了电子产品的可靠性和安全性。无线充电系统因其高安全性、便捷性和不受环境干扰等特点而受到广泛关注。目前，无线充电系统已初步应用于商业和工业领域，如电动汽车、智能家居和医疗设备等。
2、为确保锂电池的安全性并延长其使用寿命，其充电过程通常分为先恒流后恒压两个阶段。在充电的初期，电池以恒流模式进行充电。随这充电电压逐渐上升，当电池充电电压达到预设值后，转为恒压模式进行充电，此时充电电流逐渐减小，直至接近零时结束充电。为使系统实现稳定的恒流和恒压输出，目前的无线充电系统采用以下主要方法：
3、移相控制：这种方法在负载变化较大时很难实现零电压开关，导致逆变器损耗增加。
4、变频控制：这种方式存在频率分叉的可能，影响系统的稳定性。同时，很难实现零相角运行，导致无功环流产生，进而增加了损耗。
5、dc-dc变换器控制：这种方法增加了元件数量、系统的成本和复杂性，带来较多的损耗。
6、双频切换方法：这种方法不仅难以设计补偿元件的参数，而且难以将恒流频率和恒压频率都限制在标准规定的频率范围内。
7、拓扑切换方法：这种方法增加了补偿元件的数量、额外的交流开关以及相应的驱动电路，使系统结构更加复杂，
8、相比于上述方法，该专利技术无需额外的检测和控制电路下自动实现恒流和恒压的模式切换且系统工作在同一频率下，不会出现频率分叉现象，克服了系统体积笨重、控制复杂、参数难以调控以及成本高等上述三种方法所具备的缺点。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种自动实现恒流-恒压充电曲线的三线圈无线充电系统，该系统特殊的副边lcc补偿网络使得其在没有配备检测和控制电路的情况下能自动实现恒流-恒压充电，其控制方便、结构简单、成本低，且工作稳定。
2、本专利技术通过以下技术方案实现：一种自动实现恒流-恒压充电曲线的三线圈无线充电系统，该系统满足了电池先恒流充电后恒压充电的要求，其包括直流电源ud、高频逆变器h、原边补偿电容c1、中继补偿电容c2、由原边线圈l1、中继线圈l2和副边线圈l3组成的三线圈松耦合变压器、特殊的副边lcc补偿网络、整流滤波电路和电池负载rb；所述系统高频逆变器h两个直流输入端分别连接直流电压源ud的正极和负极；原边补偿电容c1的一端连接高频逆变器h的一个输出端，原边补偿电容c1的另一端连接原边线圈l1一端,原边线圈l1的另一端连接高频逆变器h另一输出端；中继补偿电容c2和中继线圈l2首尾串联连接构成中继补偿网路；副边线圈l3的一端连接组成整流器d的一个二极管d4的阴极，副边线圈l3的另一端连接副边串联补偿电容c3的一端，副边串联补偿电容c3的另一端连接副边并联补偿电容c4的一端和副边串联补偿电感l4的一端，副边串联补偿电感l4的另一端连接组成整流器d的一个二极管d1的阳极，副边并联补偿电容c4的另一端连接组成整流器d的两个二极管d2和d4的公共阳极；由四个二极管d1、d2、d3和d4构成的整流器d与滤波电容cf并联连接构成整流滤波电路。
3、在恒流充电模式下，该系统可等效为s-s-lcc恒流型无线充电系统，其包括直流电压源ud，高频逆变器h，由原边线圈l1和原边补偿电容c1组成的原边补偿网络，由中继线圈l2和中继补偿电容c2组成的中继补偿网络，由副边线圈l3、副边串联补偿电容c3、副边串联补偿电感l4和副边并联补偿电容c4组成的副边补偿网络，由4个二极管d1、d2、d3和d4构成的整流器d，滤波电容cf和电池负载rb。随着恒流充电的进行，电池等效负载不断增大，充电电压也不断增大，当充电电压值至高于副边并联补偿电容c4上的电压时，二极管d1、d2反向偏置，使l4所在支路断路，系统从恒流状态切换到恒压状态。在恒压充电模式下，该系统可等效为s-s-s恒压型无线充电系统，其包括直流电压源ud，高频逆变器h，由原边线圈l1和原边补偿电容c1组成的原边补偿网络，由中继线圈l2和中继补偿电容c2组成的中继补偿网络，由副边线圈l3、副边串联补偿电容c3和副边并联补偿电容c4组成的副边补偿网络，由2个二极管d3和d4构成的整流器d、滤波电容cf和电池负载rb。
4、所述系统在恒流充电阶段，系统以s-s-lcc结构工作，其输出电流ib由式(1)计算：
5、
6、所述系统在恒压充电阶段，系统以s-s-s结构工作，其输出电压ub由式(2)计算：
7、
8、本专利技术的有益效果：
9、1、本专利技术三线圈无线充电系统可先后自动实现与负载无关的恒流和恒压输出，满足电池需求并且无需配备检测和控制电路，结构简单、易于控制；
10、2、本专利技术三线圈无线充电系统通过特殊的副边lcc补偿网络自动实现恒流恒压模式的自动切换，系统工作在同一频率下，不需要原、副边通信辅助模块，系统工作稳定、电路成本和复杂度低；
11、3、本专利技术三线圈无线充电系统在整个充电过程中一直处于零相位角状态，基本不产生无功损耗，提高了传输效率。
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1.一种自动实现恒流-恒压充电曲线的三线圈无线充电系统，该系统满足了电池先恒流充电后恒压充电的要求，其包括直流电源UD，高频逆变器H，原边补偿电容C1，中继补偿电容C2，由原边线圈L1、中继线圈L2和副边线圈L3组成的三线圈松耦合变压器，特殊的副边LCC补偿网络，整流滤波电路和电池负载RB；所述系统高频逆变器H两个直流输入端分别连接直流电压源UD的正极和负极；原边补偿电容C1的一端连接高频逆变器H的一个输出端，原边补偿电容C1的另一端连接原边线圈L1一端，原边线圈L1的另一端连接高频逆变器H另一输出端；中继补偿电容C2和中继线圈L2首尾串联连接构成中继补偿网路；副边线圈L3的一端连接组成整流器D的一个二极管D4的阴极，副边线圈L3的另一端连接副边串联补偿电容C3的一端，副边串联补偿电容C3的另一端连接副边并联补偿电容C4的一端和副边串联补偿电感L4的一端，副边串联补偿电感L4的另一端连接组成整流器D的一个二极管D1的阳极，副边并联补偿电容C4的另一端连接组成整流器D的两个二极管D2和D4的公共阳极；由四个二极管D1、D2、D3和D4构成的整流器D与滤波电容CF并联连接构成整流滤波
...【技术特征摘要】
1.一种自动实现恒流-恒压充电曲线的三线圈无线充电系统，该系统满足了电池先恒流充电后恒压充电的要求，其包括直流电源ud，高频逆变器h，原边补偿电容c1，中继补偿电容c2，由原边线圈l1、中继线圈l2和副边线圈l3组成的三线圈松耦合变压器，特殊的副边lcc补偿网络，整流滤波电路和电池负载rb；所述系统高频逆变器h两个直流输入端分别连接直流电压源ud的正极和负极；原边补偿电容c1的一端连接高频逆变器h的一个输出端，原边补偿电容c1的另一端连接原边线圈l1一端，原边线圈l1的另一端连接高频逆变器h另一...
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