[发明专利]基于发射端TS/FS变结构补偿网络的恒压/恒流型无线充电系统

说明书

本发明公开了一种基于发射端TS/FS变结构补偿网络的恒压/恒流型无线充电系统，包括主电路部分和控制电路部分，所述主电路部分包括直流电源、高频逆变电路、发射端TS/FS变结构补偿网络、发射线圈、接收线圈、接收端串联补偿电路、整流电路、锂电池组，所述控制电路包括电流传感器、电压传感器、调理电路、A/D转换电路、FPGA控制器、电平转换电路、继电器驱动电路、开关管驱动电路。本发明针对于锂电池无线充电，实现了充电系统恒流充电和恒压充电两种充电模态的自适应切换，并且在充电过程中系统运行在零相角状态，有助于提高无线充电的效率，为锂电池复合式无线充电问题提供了一种解决方案。

技术领域

本发明涉及锂电池无线充电领域，具体涉及一种基于发射端TS/FS变结构补偿网络的恒压/恒流型无线充电系统。

背景技术

锂电池凭借其独有的特性与优势广受电动汽车等新能源市场的青睐，然而现有锂电池的充电方法大多为接触式充电，其充电过程无法实现自动化和智能化，如能基于无线电能传输(Wireless Power Transfer,WPT)技术实现锂电池的非接触充电，将会极大地提高锂电池充电的灵活性与安全性。在锂电池无线充电系统中，单一的恒流充电或者恒压充电方式会破坏电池的性能，大大降低电池的使用寿命，而恒流转恒压切换式充电更贴近锂电池理想充电曲线。现有的切换式无线充电控制方法通过检测电池的充电电压是否达到锂电池充电阈值电压来控制原边的开关管和切换开关，通信信号跨越发射端和接收端，容易受到线圈之间的高频磁场的影响，造成通信信号不稳定的情况。因此，针对锂电池恒流恒压充电的无线充电系统还需进一步研究与完善。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于发射端TS/FS变结构补偿网络的恒压/恒流型无线充电系统。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种基于发射端TS/FS变结构补偿网络的恒压/恒流型无线充电系统，包括主电路部分和控制电路部分，其特征在于：所述主电路部分包括直流电源、高频逆变电路、发射端TS/FS变结构补偿网络、发射线圈、接收线圈、接收端串联补偿电路、整流电路、锂电池组，其中，高频逆变电路的输入端连接直流电源，高频逆变电路的输出端连接TS/FS变结构补偿网络的输入端，发射端TS/FS变结构补偿网络的输出端连接发射线圈，接收线圈连接串联补偿输入端，串联补偿输出端连接整流电路输入端，整流电路输出端连接锂电池组，所述发射端TS/FS变结构补偿网络由补偿电感L₁、补偿电感L₂、补偿电容C_1t、补偿电容C_1s、补偿电容C₂、补偿电容C_p、发射线圈、切换开关S₁、切换开关S₂构成，其中补偿电感L₁一次侧连接高频逆变器左桥臂，补偿电感L₁二次侧连接补偿电感L₂一次侧，补偿电容C_1t一次侧连接补偿电感L₁二次侧，补偿电容C_1t二次侧连接发射线圈L_p二次侧，切换开关S₁一次侧连接补偿电感L₁二次侧，切换开关S₁二次侧连接补偿电容C_1s一次侧，补偿电容C_1s二次侧连接发射线圈L_p二次侧，补偿电感L₂二次侧连接切换开关S₂一次侧，切换开关S₂二次侧连接补偿电容C₂一次侧，补偿电容C₂二次侧连接发射线圈L_p二次侧，补偿电容C_p一次侧连接补偿电感L₂二次侧，补偿电容C_p二次侧连接发射线圈L_p一次侧，发射线圈L_p二次侧连接高频逆变器右桥臂高频逆变电路的输入端连接直流电源，所述控制电路包括电流传感器、电压传感器、调理电路、A/D转换电路、FPGA控制器、电平转换电路、继电器驱动电路、开关管驱动电路，其中，调理电路输入端分别连接电流传感器和电压传感器，调理电路输出端连接A/D转换电路，A/D转换电路连接FPGA控制器，FPGA控制器分别连接电平转换电路和开关管驱动电路，电平转换电路连接继电器驱动电路，开关管驱动电路连接高频逆变器的四个开关管。