[发明专利]一种适用于无线充电的移相全桥软开关逆变电路

说明书

一种适用于无线充电的移相全桥软开关逆变电路，属于零电压零电流开关(ZVZCS)全桥PWM DC‑AC变换技术领域，包括四个全控型开关器件、与开关器件串联的缓冲电感、与开关器件并联的缓冲电容和阻断反向冲击电流的二极管。左侧半桥为滞后桥臂，右侧半桥为超前桥臂，系统采用两桥臂不对称设计。本发明用很少的附加元器件抑制了移相全桥逆变电路开关器件在开关过程中的高电压和电流上升率，实现了对开关器件的有效保护，具有很高的创新型和实用性。

技术领域

本发明涉及一种适用于无线充电的移相全桥软开关逆变电路，该电路属于零电压零电流开关(ZVZCS)全桥PWM DC-AC变换技术领域。

背景技术

无线充电是一种新兴的充电技术，它具有非接触、使用方便、安全性高、环境适应性强、便于自动控制等优点，是传统接触式充电的有力竞争者。目前无线充电已经在小功率的电子设备供电和大功率的电动汽车充电等方面得到应用，世界各国诸多研究者正致力于推动这项技术的更广泛应用。

逆变电路是无线充电系统中的核心部件之一，它的作用在于给发射端输入交变电压，在发射线圈中产生交变电流，使得接收端能够通过电磁感应产生电压，从而实现给负载供电。移相控制是逆变电路的一种控制方法，一条桥臂的上下开关器件开通和关断状态互补，通过改变两条桥臂的导通相位差来控制输出方波的占空比，从而改变基波电压幅值。移相角为0度时，两条桥臂驱动信号相位差为180°，此时基波电压幅值最大。使其中一条桥臂的驱动信号相位滞后，该桥臂被称为滞后臂，另一条桥臂则被称为超前臂。理论上基波电压幅值最小可以为0。

在无线充电系统中，耦合线圈部分的输入阻抗为弱感性。对于超前臂来说，电流相位滞后于电压，如果是硬开关，则开关器件面临的主要挑战是高电压上升率。对于滞后臂来说，电流相位超前于电压，开关器件面临的挑战更严峻，既有高电压上升率，又有高电流上升率。过高的电压上升率和电流上升率有可能使得器件工作在安全工作区之外，增加开关损耗，降低系统效率，并且会产生严重的电磁干扰问题。软开关电路的作用就是抑制器件开关瞬间的电压变化率和电流变化率，从而起到对器件的保护作用。

经过几十年的发展，软开关技术已经比较成熟，目前有很多种软开关电路已经得到理论和实践的检验。对于无线充电所用的逆变电路来说，电压等级不高，系统对可靠性的要求高，软开关电路不宜太复杂，否则会增加成本并降低效率，也会导致故障出现的概率增加。本发明所使用的辅助软开关器件只有电感、电容和二极管，并且采用两条桥臂不对称设计，最大程度地减少器件数量，降低系统复杂度。本发明对无线充电移相全桥逆变电路的设计具有重要参考价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于无线充电的移相全桥软开关逆变电路，利用软开关电路对开关器件进行保护，降低开关损耗，提高系统可靠性。