[发明专利]适用于抗系统参数宽范围波动的无线电能传输装置及方法

权利要求书

1.一种适用于抗系统参数宽范围波动的无线电能传输装置，其特征是，包括发射端和接收端，所述发射端包括三相整流模块、高频逆变器和发射端LCC补偿模块，所述三相整流模块接三相电源，将三相电源的工频交流电整流为直流电，直流电经高频逆变器逆变为高频交流电后传输至发射端LCC补偿模块，发射端LCC补偿模块以交变电磁场为载体将高频交流电转传输给接收端；所述接收端包括接收端LC补偿电路、高频整流模块和单电感四开关非隔离式自动升降压模块，所述接收端LC补偿电路耦合连接发射端LCC补偿模块，接收发射端LCC补偿模块传输的高频交流电，高频整流模块与接收端LC补偿电路连接，将接收端LC补偿电路接收到的高频交流电整流成直流电，并传输给单电感四开关非隔离式自动升降压模块，所述单电感四开关非隔离式自动升降压模块输出稳定直流电给负载电池充电。

2.根据权利要求1所述的用于抗系统参数宽范围波动的无线电能传输装置，其特征是，

所述三相整流模块为三相全桥整流电路，包括由六个MOS管组成的三对桥臂和与一桥臂并联的第一电容；

所述高频逆变器为H全桥逆变电路，包括由四个MOS管组成的两对桥臂，每个MOS管分别并联有电容；

所述发射端LCC补偿模块为第一电感、第二电容、第三电容和发射线圈，所述发射线圈和第三电容串联后再与第二电容并联，所述第一电感的一端与第二电容和第三电容的连接点连接，另一端与H全桥逆变电路的一桥臂连接。

3.根据权利要求1所述的用于抗系统参数宽范围波动的无线电能传输装置，其特征是，

所述接收端LC补偿模块包括第四电容和接收线圈；所述第四电容和接收线圈串联后接高频整流模块；

所述高频整流模块包括由四个快恢复二极管组成的两对桥臂和与一桥臂并联的滤波电容；

所述单电感四开关非隔离式自动升降压模块包括由四个MOS管组成的两对桥臂，两对桥臂中点通过第二电感连接，一桥臂两端接高频整流模块的滤波电容作为直流输入，另一桥臂两端接稳压电容后给电池充电。

4.根据权利要求1所述的适用于抗系统参数宽范围波动的无线电能传输装置，其特征是，所述接收端还包括接收端数据采集模块、第一PWM驱动模块、接收端微控制器和第一无线通信模块，所述接收端数据采集模块分别与高频整流模块和单电感四开关非隔离式自动升降压模块连接，用于采集高频整流模块和单电感四开关非隔离式自动升降压模块输出的电压电流数据，并通过SPI端口传送至接收端微控制器，接收端微控制器根据接收到的数据进行PID运算，产生合理的第一PWM控制信号通过第一PWM驱动模块控制单电感四开关非隔离式自动升降压模块中MOS管，同时还通过第一无线通信模块将采集到的高频整流模块和单电感四开关非隔离式自动升降压模块输出的电压电流数据传输至发射端的发射端微控制器。

5.根据权利要求1所述的适用于抗系统参数宽范围波动的无线电能传输装置，其特征是，所述发射端还包括发射端数据采集模块、第二PWM驱动模块、第三PWM驱动模块、发射端微控制器和第二无线通信模块，所述发射端数据采集模块分别与三相整流模块、高频逆变器连接，用于采集三相整流模块以及高频逆变模块输出的电压及电流数据，并通过SPI端口传输至发射端控制器模块，第二无线通信模块用于接收接收端发送的高频整流模块和单电感四开关非隔离式自动升降压模块输出的电压电流数据，并传输至发射端微控制器，发射端微控制器根据接收到的三相整流模块和高频逆变模块输出的电压电流数据以及高频整流模块和单电感四开关非隔离式自动升降压模块输出的电压电流数据进行PID运算，产生合理的第二PWM控制信号通过第二PWM驱动模块控制三相整流模块中MOS管占空比，产生合理的第三PWM控制信号通过第三PWM驱动模块控制高频逆变器中MOS管的开关频率和移相角度。

6.根据权利要求4和5所述的适用于抗系统参数宽范围波动的无线电能传输装置，其特征是，所述发射端数据采集模块和接收端数据采集模块分别包括依次连接的霍尔电压及电流传感器、信号调理电路和ADC模数转换器。