[实用新型]一种三电平与可调LCC谐振无线充电系统

说明书

本实用新型公开了一种三电平与可调LCC谐振无线充电系统,包括地面单元和车载单元，地面单元包括依次耦接的三电平电路、地面可调LCC谐振网络和地面发射单元以及耦接三电平电路和地面可调LCC谐振网络的地面控制单元；车载单元包括依次耦接的车载接收单元、车载可调LCC谐振网络、同步整流电路以及耦接车载可调LCC谐振网络和同步整流电路的车载控制单元。地面/车载可调LCC谐振网络包括基于功率管调节其容值的可变电容，地面/车载控制单元通过控制功率管的占空比改变可变电容的容值，使地面/车载单元工作在磁耦合谐振状态。本实用新型保证电动汽车在磁耦合无线充电过程中，线圈偏移量、输入电压和负载变化较大情况下，高效充电，降低能量转换损失。

技术领域

本实用新型涉及无线充电领域，尤其涉及一种三电平与可调LCC谐振无线充电系统。

背景技术

随着能源与环境问题日益严峻，电动汽车以环保节能的优势，被人们广泛接受并使用。电动汽车的无线充电系统因安全、便捷的优势，逐渐引入大众的视线。使电动汽车无线充电系统的车载单元和地面单元均工作在磁耦合谐振的状态下，对于提高无线充电系统的抗偏移能力以及提高无线电能传输效率具有现实意义。而且当无线充电系统的输入电源为大功率电源，无线充电系统中所采用的常用功率管会烧坏，用承受更大电压的功率管，所承受的电流小，如果使用大电流功率管，价格比常用的功率管贵4-10倍，成本太高，无法在市场上获得竞争力，而且采用的常用电路无法实现零电压开通功率管，功率管承受较大的电压应力。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种三电平与可调LCC谐振无线充电系统，根据负载的变化、输入电压的波动和地面到车载线圈偏移量的变化，调节地面、车载补偿网络参数实现磁耦合谐振高效充电,并且当外部输入电源为大功率电源时，可通过三电平电路实现降压倍流功能，可实现零电压开通功率管，减少功率管的电压应力，本实用新型所采用的电路所需成本低，性能好，控制算法简单，对于无线充电系统大规模应用具有现实意义。

本实用新型采取如下技术方案实现：

一种三电平与可调LCC谐振无线充电系统，包括地面单元和车载单元，地面单元包括依次耦接的三电平电路、地面可调LCC谐振网络和地面发射单元，以及耦接三电平电路和地面可调LCC谐振网络的地面控制单元，三电平电路用于耦接外部电源取电并对外部电源进行降压倍流转换，车载单元包括依次耦接的车载接收单元、车载可调LCC谐振网络、同步整流电路，以及耦接车载可调LCC谐振网络和同步整流电路的车载控制单元，同步整流电路用于耦接负载电池充电，地面/车载可调LCC谐振网络包括至少一个基于功率管调节其容值的可变电容，地面控制单元基于外部电源、负载电池的电压和线圈偏移量的变化，车载控制单元基于负载电池的电压变化和线圈偏移量的变化,地面/车载控制单元通过控制地面/车载可调LCC谐振网络功率管的占空比改变可变电容的容值，进而调节地面/车载可调LCC谐振网络的容抗使地面/车载单元工作在磁耦合谐振状态。

通过地面/车载控制单元调节车载可调LCC谐振网络中功率管的占空比，调节车载可调LCC谐振网络中可变电容的容值，从而调节容抗值，使地面/车载单元阻抗匹配，地面/车载单元工作在磁耦合谐振状态，地面控制单元调节三电平电路功率管的导通和关断，外部输入的电源经过三电平电路后输出电压减小一半，输出电流增大一倍，并可对三电平电路的移相角进行调节。

进一步的，地面可调LCC谐振网络包括电感Lp1、电容Cp1、可变电容Cp2和功率管Qp1、Qp2，电感Lp1的一端和电容Cp1的一端耦接地面发射单元的一个输入端，电感Lp1的另一端耦接三电平电路的一个输出端，电容Cp1的另一端耦接可变电容Cp2的一端和功率管Qp1的漏极，可变电容Cp2的另一端和功率管Qp2的漏极耦接三电平电路的另一个输出端和地面发射单元的另一个输入端，功率管Qp1和Qp2的源极耦接，功率管Qp1和Qp2的栅极耦接地面控制单元。