[发明专利]一种基于多线圈切换控制的多逆变源LCC-S拓扑广域无线充电系统

说明书

本发明是一种基于多线圈切换控制的多逆变源LCC‑S拓扑广域无线充电系统。所述系统包括：电压源、工频整流单元、若干逆变单元、若干补偿网络、电容C_S、接收线圈Ls、副边整流单元、副边DCDC单元、负载电阻R_L和若干发射线圈。所述电压源连接工频整流单元，所述工频整流单元连接若干逆变单元，所述若干逆变单元与若干补偿网络和若干发射线圈一一对应连接，所述若干发射线圈与接收线圈Ls互感，接收线圈Ls连接副边整流单元，所述副边整流单元连接副边DCDC单元，所述副边DCDC单元连接负载电阻R_L。本发明可以实现在相对于接收线圈尺寸的大范围内，既消除传输效率的低谷，同时简化线圈切换控制结构。

技术领域

本发明涉及无线充电技术领域，是一种基于多线圈切换控制的多逆变源LCC-S拓扑广域无线充电系统。

背景技术

现有的一种使用多小线圈替代大发射线圈的切换式多发射线圈阵列，如图1所示，以解决在接收线圈中心位置相对于发射线圈中心位置存在偏移时，出现的效率降低问题。其优点是：在相同的圆形范围内，将原来的一个效率峰值点，优化成7个效率峰值点，原因是同尺寸的线圈，在正对时效率最高。

该方案存在的问题是，当接收线圈位置处于两个或三个小发射线圈中间时，会出现效率低谷，如图2所示，因此无法解决接收线圈范围内的位置随机性带来的效率低谷问题，线圈的数量也决定了其控制系统的复杂度，增加了系统的成本。

现有的一种多线圈阵列的系统，如图3所示，通过设置发射线圈的尺寸以配合接收线圈，使得当接收线圈位于充电区域的任意一点时，至少有一个发射线圈落在接收线圈的俯视平面范围内，通过开关切换使得对应的一个发射线圈导通进行充电。其优点是：解决了接收线圈位置随机性带来的效率低谷问题。

该方案存在的问题是，在相对于接收线圈尺寸较大的一个充电区域内，该系统需要布置紧密排布的大量发射线圈，同时带来的是对应大量的补偿网络和复杂的切换控制结构；而且，为了在减小单个发射线圈尺寸的同时达到相应的互感要求，需要大量增加发射线圈的匝数，也因此需要缠绕多层线圈，如图4所示，从而增加了发射线圈阵列的高度。现有无线充电的接收线圈位置处于紧密排布的多小发射线圈中间时，会出现效率低谷。采用减小单个发射线圈尺寸以应对效率低谷的方法，若想得到相对接收线圈尺寸较大的一个充电范围，将会严重增加系统复杂度。

发明内容

本发明为提升无线充电效率，本发明提供了一种基于多线圈切换控制的多逆变源LCC-S拓扑广域无线充电系统，本发明提供了以下技术方案：

一种基于多线圈切换控制的多逆变源LCC-S拓扑广域无线充电系统，所述系统包括：电压源、工频整流单元、若干逆变单元、若干补偿网络、电容C_S、接收线圈Ls、副边整流单元、副边DCDC单元、负载电阻R_L和若干发射线圈；

所述电压源连接工频整流单元，所述工频整流单元连接若干逆变单元，所述若干逆变单元与若干补偿网络和若干发射线圈一一对应连接，所述若干发射线圈与接收线圈Ls互感，接收线圈Ls连接副边整流单元，所述副边整流单元连接副边DCDC单元，所述副边DCDC单元连接负载电阻R_L。

优选地，所述电压源采用220伏交流电压源。

优选地，所述工频整流单元包括二极管D₁、D₂、D₃和D₄以及电容C₁；