[实用新型]一种基于H桥逆变器的无线能量传输装置

说明书

本实用新型涉及电磁感应无线能量传输技术领域，具体为一种基于H桥逆变器的无线能量传输装置；包括H桥逆变器、电源UDC、松耦合变压器T、控制器以及负载R构成；所述H桥逆变器由开关管S1、开关管S2、开关管S3、开关管S4、开关管S5、开关管S6、电容Cp、电压传感器V和电流传感器I组成，开关管S1的源极与开关管S4的源极相连、作为H桥逆变器的电源输入正极Uin+，开关管S3的漏极与开关管S6的漏极相连、作为H桥逆变器的电源输入负极Uin‑，开关管S1的漏极与开关管S2的源极相连形成C点，该装置将直流电源与谐振网络完全解耦，解决了感应耦合无线能量传输变换器与谐振槽之间频率约束的问题。

技术领域

本实用新型涉及电磁感应无线能量传输技术领域，具体为一种基于H桥逆变器的无线能量传输装置；主要应用于感应无线能量传输，尤其适合于感应加热、电动汽车、机器人、水下电能传输等不适合接触式电能传输的应用领域，亦可用于AC-DC变换器应用中。

背景技术

常用的电能量传输一般都是通过电导体接触紧固装置或者接触式插头从电源向用电设备传递。但由于接触电阻的存在，电能量在传输过程中难免出现一些问题，尤其在一些特殊场合，接触式电能量传输可能会出现传输不良、过热燃烧等问题。因此，在许多环境场合(如粉尘、潮湿、水下)和许多专用目的(如对移动设备供电、电动汽车充电)都需要有无线电能量充电的技术手段。国内外提出了许多无线电能量传输的方法，如微波、激光、超声、电磁感应耦合等无线电能传输方法。在这些方法中，感应耦合无线能量传输方式发展最快。感应耦合无线电能量传输是基于电磁感应耦合原理：电能经变换器将直流电转变换成高频交流电驱动初级线圈，高频交流电在初级线圈产生交变磁场能量，通过电磁耦合，磁场能量被耦合到次级线圈；在次级线圈中，磁场能量被变换为高频交流电并送往负载。感应耦合无线电能量传输由于初次级线圈之间存在较大距离，且磁力线没有磁芯约束而产生大量漏磁，是典型的松耦合能量传输系统。与紧耦合能量传输系统(变压器电能量传输系统)相比，传输效率相当低。因此，感应耦合无限能量传输首要解决的问题就是传输效率低的问题。传输效率低造成能量传输系统中出现大量无功功率、产生母线环流和增加母线电源容量；大量漏磁的存在导致电应力增大、增加开关器件的选择难度和降低系统的稳定性。

采用谐振补偿的方法可解决漏磁大、无功功率大的问题。文献《Advancedmodeling of a 2-kw series-series resonating inductive charger for realelectric vehicle,Vehicular Technology IEEE Transactions on,vol.64,no.2,pp.421-430,Feb 2015》提出了一种电动汽车无线充电的设计方案，该方案分别采用谐振网络对初级、次级进行无功功率补偿，在一定程度上解决了松耦合无线能量传输系统的诸多问题。然而，该方法最大的问题在于变换器必须与谐振槽之间谐振，而由于初级线圈与次级线圈之间的关系十分复杂，实际使用时谐振槽的谐振频率始终在变化，变换器与谐振槽之间的谐振是很难实现的，如何让变换器与谐振槽之间保持谐振一直是学者们研究的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的提供了一种感应耦合无线能量传输装置，该装置在工作过程中，将直流电源与谐振网络完全解耦，因此装置的工作频率不需要与谐振槽保持一致，解决了感应耦合无线能量传输变换器与谐振槽之间频率约束的问题。