[发明专利]一种用于无线电能传输的双向能量主动注入式发射装置

权利要求书

1.一种用于无线电能传输的双向能量主动注入式发射装置，其特征在于包括：电源、输入电感L_in、H桥、缓冲电容C_b、谐振电容C_p和发射线圈L_p；

所述H桥由四个功率开关管组成，分别为第一开关管S₁、第二开关管S₂、第三开关管S₃、第四开关管S₄；所述四个功率开关管的驱动信号占空比均为50％；所述第一开关管S₁和第三开关管S₃的驱动信号相位相差为180°；所述第二开关管S₂和第四开关管S₄的驱动信号相位相差为180°，以控制双向能量注入的时间，以及四个功率开关管的零电压开通与零电压关断；

所述第一开关管S₁与第二开关管S₂构成H桥的第一桥臂，所述第三开关管S₃与第四开关管S₄构成H桥的第二桥臂；所述缓冲电容C_b的一端与所述第一桥臂的中点相连；所述缓冲电容C_b的另一端与所述第二桥臂的中点相连；所述谐振电容C_p的一端与所述第一桥臂的中点相连；所述谐振电容C_p的另一端与所述发射线圈L_p的一端相连；所述发射线圈L_p的另一端与所述第二桥臂的中点相连；

所述输入电感L_in的一端与所述电源的正极相连；所述输入电感L_in的另一端与所述H桥的共漏端相连；所述H桥的共源端与所述电源负极相连。

2.根据权利要求1所述的一种用于无线电能传输的双向能量主动注入式发射装置，其特征在于：一个能量转换周期有三个工作模式：前端能量整形模式、能量注入模式和发射端自由谐振模式；

1)能量整形模式：电源给输入电感L_in充电，输入电感L_in进行储能，获得可调控的电流源；2)能量注入模式：电源和输入电感L_in存储的能量以正向或者反向的方式注入缓冲电容C_b，并通过C_b-L_p-C_p谐振网络在半个谐振周内全部转移到发射端,即缓冲电容C_b的电压可下降为零；

3)发射端自由谐振模式：发射线圈L_p和谐振电容C_p通过所述四个功率开关管自由谐振，谐振频率顺应发射端和接收端等效参数牵引，即自适应谐振，谐振频率可达开关频率的数倍。

3.根据权利要求2所述的一种用于无线电能传输的双向能量主动注入式发射装置，其特征在于：当第一开关管S₁与第二开关管S₂开通，第三开关管S₃与第四开关管S₄关断时，双向能量主动注入式发射装置工作在前端能量整形模式和发射端自由谐振模式，且两个模式相互独立；

当第一开关管S₁与第四开关管S₄开通，第二开关管S₂与第三开关管S₃关断时，双向能量主动注入式发射装置工作在正向能量注入模式；

当第一开关管S₁与第二开关管S₂关断，第三开关管S₃与第四开关管S₄开通时，双向能量主动注入式发射装置又工作在前端能量整形模式和发射端自由谐振模式，且两个模式相互独立；

当第一开关管S₁与第四开关管S₄关断，第二开关管S₂与第三开关管S₃开通时，双向能量主动注入式发射装置工作在反向能量注入模式。