[实用新型]一种无线输电接收系统半控整流桥软开关电路

说明书

本实用新型提供了一种无线输电接收系统半控整流桥软开关电路，包括耦接于接收线圈和负载之间的主功率电路，以及辅助控制电路；主功率电路包括母线电解电容Co、谐振电容Cs、开关管Qs、二极管D1、D2和D3；辅助控制电路包括集成运放、比较器、逻辑电路和光耦等。正常工作时，接收线圈上存在发射线圈引起的感应电压。通过采样电阻分压和隔离光耦转换，可检测出整流桥输入侧的负电压的时序。利用线性运放和比较器，将期望电压与实际电压比较，产生PWM控制信号。将控制信号和之前的负电压信号进行“与”逻辑，输出的信号将保证半控整流桥的开关管在体二极管导通时开通，实现软开关的功能。

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术领域，具体涉及一种用于无线输电接收系统中的带交流电压检测、负载电压控制和逻辑运算的软开关控制电路。

背景技术

无线输电系统是电力电子领域的一个重要组成部分，目前针对无线输电系统的研究非常广泛。

针对无线输电系统接收侧电压的调节控制，研究人员提出了发射侧间接控制和接收侧直接控制两类控制方法。在发射侧进行接收侧电压控制的方法由于通信和系统惯性存在控制延迟的问题。而在接收侧进行直接控制可以实现更快的响应速度。目前接收侧电压控制的方法，一种是在整流桥和负载间加入DC/DC变化电路，另一种是采用全桥控制器替换整流桥。但是两种方法都不可避免的会大大增加接收器体积。此外考虑功率损耗时，大电流流过开关管时产生的功率损耗远小于相同电流流经二极管时产生的损耗，能够增加系统的转化效率。在此情况下，半控整流桥电路成为一个很好的选择，既能减小体积，又能实现电压调节，还能在一定程度上降低损耗。

但是目前针对此半控整流桥的软开关方法研究很少。而实际工程应用中，软开关技术在大功率的整流电路中是极其必要的。一来能减少由于硬开关而造成的功率损耗，二来也减少了硬开关引起的电压电流尖峰和谐波。

综上所述，随着无线输电技术的推广和副边电压整流的需要，半控整流桥将会有很广泛的应用。同时，针对其中开关管的软开关技术也必不可少，将是很重要的研究方向。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种可应用于无线输电系统半控整流桥，实现其中开关管软开关的电路。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种无线输电接收系统半控整流桥软开关电路，包括耦接于接收线圈和负载之间的主功率电路，以及辅助控制电路；

所述主功率电路包括母线电解电容Co、二极管D1-D3、谐振电容Cs及开关管Qs，其中，母线电解电容Co并联耦接于负载电阻R两端，二极管D1、D2的负极耦接母线电解电容Co的一端，二极管D1的正极耦接谐振电容Cs的一端和开关管Qs的D极，谐振电容Cs的另一端耦接接收线圈Ls的一端，二极管D1的正极耦接接收线圈Ls的另一端和二极管D3的负极，二极管D3的正极耦接母线电解电容Co的另一端和开关管Qs的S极；

所述辅助控制电路包括第一采用单元、第二采用单元、电阻R4、采样电容C1、线性运放U1、比较器U2、隔离光耦U3及逻辑与门芯片U4，其中，第一采样单元的输入端用于采集负载电压，输出端耦接线性运放U1的反相端和采样电容C1的一端，采样电容C1的另一端耦接电阻R4的一端，电阻R4的另一端耦接线性运放U1的输出端和比较器U2的同相端，线性运放U1的同相端用于耦接参考电压，比较器U2的反相端用于载波输入，比较器U2的输出端耦接逻辑与门芯片U4的第一输入端，第二采用单元的输入端用于采集主功率电路整流桥输入电压，输出端耦接隔离光耦U3的输入端，隔离光耦U3的输出端耦接逻辑与门芯片U4的第二输入端，逻辑与门芯片U4的输出端耦接开关管Qs的G极。

一种具体实施例中，所述第一采样单元包括电阻R1-R3，其中电阻R1的一端耦接负载电阻R的正极输入端，另一端耦接电阻R2和R3的一端，电阻R2的另一端接地，电阻R3的另一端耦接线性运放U1的反相端。