[发明专利]一种低频大功率的无线电能传输新型系统装置

说明书

本发明公开了一种低频大功率无线电能传输新型系统装置，它的组成包括：工频电网(1)，原边整流电路(2)，高频逆变电路(3)，原边补偿电路(4)，发射线圈电路(5)，接收线圈电路(6)，副边补偿电路(7)，开关切换电路(8)，负载端电路(9)，其特征在于：工频电网(1)经过整流电路(2)将交流电转化为直流电，再经过高频逆变电路(3)形成高频的交流电，通过原边补偿电路(4)和发射线圈电路(5)与接收线圈电路(6)和副边补偿电路(7)之间形成传输通道，并可通过开关切换电路(8)切换补偿电路，传输到负载端电路(9)。本发明无需重新设计线圈，提升系统功率，符合现代电动汽车无线充电的发展趋势。

技术领域

本发明低频大功率的无线电能传输新型系统装置属于大功率磁耦合谐振式无线电能传输，特别是应用于电动汽车领域。

背景技术

自从2007年MIT提出了磁耦合谐振式无线电能传输概念以来，该技术得到迅速的发展，并在植入式医疗设备、家电、移动设备与电动汽车的无线充/供电中得到广泛的研究与应用。传输功率的提高对于电动汽车无线充电尤为重要，提升功率等级的方式主要有：电源并行拓扑，通过多个并行电源，进行功率的分配，但并联拓扑过于冗余(H.Hao,G.A.Covicand J.T.Boys,A Parallel Topology for Inductive Power Transfer PowerSupplies,in IEEE Transactions on Power Electronics,vol.29,no.3,pp.1140-1151,March 2014.)；多相并联，存在相间电流不平衡，线圈损耗严重的缺点(邓其军,刘姜涛,陈诚,等.多相并联的15kW无线电能传输系统[J].电力自动化设备,2017,37(11):194-200.)；谐振拓扑对功率输出等级的影响。

目前研究最多的谐振电路结构有SS型、SP型、PS型、PP型等四种基本的补偿结构(Villa JL,Sallan J,Osorio J F S,et al.High-Misalignment Tolerant CompensationTopology For ICPT Systems[J].IEEE Transactions on Industrial Electronics,2011,59(2):945-95.)，其中最为广泛使用的是SS结构，但此结构存在固有的缺点：它的额定输出功率受设计线圈参数的限制，输入电压不变的情况下，系统的额定输出功率不变。除了上述四种基本谐振拓扑外，一种复合型LCC结构，其可实现ZPA和ZVS，并且其输出电流与负载无关，性能优异，获得了广泛的研究(Li S,Li W,Deng J,et al.A Double-Sided LCCCompensation Network and Its Tuning Method for Wireless Power Transfer[J].IEEE Transactions on Vehicular Technology,2015,64(6):2261-2273.)。

本发明对磁耦合谐振式无线电能传输补偿拓扑进行研究，谐振拓扑的形式和参数的配置对系统的功率和效率的影响很大，提出了一种通过切换补偿拓扑结构装置和合理的参数配置提升系统功率的方法，因此研究补偿结构对功率提升对发展现代电动汽车无线电能传输系统的系统装置有着重要的研究价值和意义。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种低频大功率的无线电能传输新型系统装置。

本发明设计的低频大功率的无线电能传输新型系统装置按照传输方式为磁谐振式无线电能传输，采用谐振，满足传输距离的要求，其中的原副边补偿电路电路的补偿方式的切换和参数配置可控制输出功率的大小。

实现本发明目的的技术解决方案为：