[发明专利]一种单级单相无线电能传输谐振变换器及其控制策略

权利要求书

1.一种单级单相无线电能传输谐振变换器，其特征在于：该电路是由输入单相工频交流电、复用高频逆变的半桥Boost PFC整流电路、发射端谐振补偿网络、发射端线圈、接收端线圈、接收端谐振补偿网络、高频整流滤波电路、稳压电路和负载依序级联构成；所述的复用高频逆变的半桥Boost PFC整流电路是由1个储能电感、1对半桥功率开关、2个分压电容构成，其中半桥功率开关既作为PFC整流的控制开关，同时也复用为高频谐振的逆变开关，功率因数校正整流电路的输出直流母线电压作为高频逆变电路的直流输入电源；所述的发射端谐振补偿网络、发射端线圈和接收端线圈、接收端谐振补偿网络分别构成了发射端谐振回路和接收端谐振回路，其中，发射端谐振回路连接在直流母线电压中点和半桥中点之间；所述的高频整流滤波电路是由4个高频整流二极管构成，输入连接接收端谐振回路，输出接电容滤波，将接收端谐振回路拾取的交流电转化成直流电；所述的稳压电路是实现谐振变换器与负载间的阻抗匹配，实现输出稳压功能。

2.一种单级单相无线电能传输谐振变换器控制策略由半桥Boost PFC控制和无线电能高频谐振调制两部分构成，其中，半桥Boost PFC控制采用输出电压外环、电感电流内环的双环控制策略，无线电能高频谐振调制是根据冲量等效原理，在半桥Boost PFC的输出控制信号中，加入高频谐振调制，将传统的一个PFC高频周期仅开关一次的控制方式，转变成含有高频谐振频率的多次开关控制方式，在满足高输入功率因数同时，获得发射端谐振回路的高频激励源。

3.根据权力要求书2所述的控制策略，其特征在于：在实现半桥Boost PFC控制基础上，通过采样保持器得到功率开关管VS1的高频驱动信号占空比波形duty，由公式（2）、公式（3）分别得到电压信号duty1、duty2，利用高频锯齿波信号对电压信号duty1、duty2调制得到电压信号u_pulse1、u_pulse2。

4.根据权力要求书2所述的控制策略，其特征在于：利用方波信号（工作频率为高频谐振频率）对电压信号upulse1、upulse2进行高频谐振调制，数据选择器1、2分别输出功率开关管VS1、VS2的高频谐振驱动信号HG_VS1、HG_VS2。

5.根据权力要求书2所述的控制策略，其特征在于：在加入高频谐振调制之后，一个半桥Boost PFC整流环节高频周期内功率开关管驱动信号由两部分构成，一部分驱动信号使得功率开关管VS1、VS2以高频谐振频率交替导通，且在高频谐振周期内，功率开关管导通占空比均为0.5，由公式（4）得该段时间为T1；另一部分使得其中一个功率开关管直通，直到一个高频周期结束，由公式（5）得该段时间为T2。