[发明专利]通过副边调制实现PFC的无线电能传输系统

说明书

本发明公开了一种通过副边调制实现PFC的无线电能传输系统，该系统是在传统无线充电系统拓扑的基础上，去除传统PFC电路，使电网电压经过不控整流成100Hz电压直接给无线充电系统的原边逆变器供电，副边采用有源全桥整流结构，仅通过副边调制实现PFC功能，具体是在给定原边逆变器移相角α的情况下，按一定的规律调控副边整流器移相角β和副边整流器第一个桥臂上管的控制电压u_gs5超前原边逆变器第一个桥臂上管的控制电压u_gs1的相位角γ；最终实现原边整流桥输入电流的50Hz谐波与输入电压同相，经过EMI滤波器后，实现网侧电压电流功率因数接近1。本发明的系统相比于传统拓扑，省去了额外的PFC电路，仅通过副边调制即可实现PFC，结构简单、效率高、成本低。

技术领域

本发明属于无线电能传输技术领域，涉及一种通过副边调制实现PFC的无线电能传输系统。

背景技术

随着电动汽车产业的迅速发展，无线充电技术凭借着其安全、灵活、方便等优势正受到越来越多的关注。传统的无线充电系统拓扑如图1所示，电网电压经过PFC(PowerFactor Correction，功率因数校正)电路整流成直流电压，通过全桥逆变器为线圈供电，副边接收端经过整流桥后输出，其中原副边均采用SS补偿网络结构。

本发明提供一种仅通过副边调制即实现PFC的无线充电系统拓扑，以省去额外的PFC电路，简化结构，降低成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过副边调制实现PFC的无线电能传输系统，相比于传统拓扑省去传统PFC电路，结构简单、效率高、成本低。

本发明采用的技术方案如下：

一种通过副边调制实现PFC的无线电能传输系统，该系统是在传统无线充电系统拓扑的基础上，去除传统PFC电路，使电网电压经过不控整流成100Hz电压直接给无线充电系统的原边逆变器供电，副边采用有源全桥整流结构，仅通过副边调制实现PFC功能。

通过副边调制实现PFC功能具体为：

该系统中控制自由度共有3个，依次为原边逆变器移相角α(移相角一般定义为两桥臂上管或下管开通的相位差，其中每一桥臂的上下管互补地进行50％开关周期的开关动作)、副边整流器移相角β、副边整流器第一个桥臂上管的控制电压u_gs5超前原边逆变器第一个桥臂上管的控制电压u_gs1的相位角γ；

给定原边移相角α，按下式调控副边移相角β：

其中，V_O为输出直流电压，R_L为输出端等效负载电阻，ω₀＝2πf₀＝2π·85kHz为系统谐振角频率，ω＝2πf＝2π·50Hz为电网电压角频率，M为原副边线圈互感值；

按下式调控相位角γ：

在此条件下，原边整流桥输入电流的50Hz谐波与输入电压同相，经过EMI滤波器后，实现网侧电压电流功率因数接近1。

本发明的有益效果是：

本发明的系统相比于传统拓扑，省去传统PFC电路，仅通过副边调制即可实现PFC，结构简单、效率高、成本低。

附图说明

图1为传统的无线充电系统拓扑。

图2为本发明的无线电能传输系统示意图。

图3为原边逆变器输出电压v₁、其包络线v_1blx及其85kHz基波分量包络线为v_10blx。