[发明专利]变流整流的恒流模式无线充电系统及其设计与控制方法

权利要求书

1.一种变流整流的恒流模式无线充电系统，包括原边部分和副边部分，原边部分包含AC-DC变换电路(1)、DC-AC变换器(2)、原边补偿网络(3)和原边线圈Lp，副边部分包含副边线圈Ls、副边补偿网络(4)、变流整流器(5)和滤波电路(6)；AC-DC变换电路(1)含有APFC单元，实现高功率因数并调节其输出的直流电压；DC-AC变换器(2)采用全桥拓扑；原边补偿网络(3)为LCC拓扑，包括电容Cp、Cr和电感Lr；其特征是：

副边补偿网络(4)采用三增益CCL拓扑或者双增益CCL拓扑，三增益CCL拓扑包括电容Cs、C1、C2、C3和电感L1、L2、L3，双增益CCL拓扑包括电容Cs、C1、C2和电感L1、L2；

变流整流器(5)采用三阶变流拓扑或者二阶变流拓扑，分别对应副边补偿网络(4)的三增益CCL拓扑或者双增益CCL拓扑；三阶变流拓扑有两种，即三桥臂二开关拓扑和二桥臂三开关拓扑；二阶变流拓扑也有两种，即三桥臂一开关拓扑和二桥臂二开关拓扑；三桥臂二开关拓扑包括二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6和开关S1、S2，二桥臂三开关拓扑包括二极管D1、D2、D3、D4和开关S1、S2、S3；将三桥臂二开关拓扑去掉开关S2则变成三桥臂一开关拓扑，将二桥臂三开关拓扑去掉开关S3则变成二桥臂二开关拓扑；所述开关S1、S2、S3为电子开关或者接触器开关；

副边补偿网络(4)与变流整流器(5)的连接关系是，所述三增益CCL拓扑对应连接三阶变流拓扑，所述双增益CCL拓扑对应连接二阶变流拓扑。

2.根据权利要求1所述的无线充电系统，其特征在于，副边补偿网络(4)采用三增益CCL拓扑、变流整流器(5)采用三阶变流拓扑的连接关系是：

副边线圈Ls第一端连接电容Cs第一端，电容Cs第二端连接电容C2第一端和电感L2第一端，电感L2的第二端作为节点V2；电容C2的第二端作为节点V3；副边线圈Ls第二端连接电容C1第二端和电感L1第一端，电感L1的第二端作为节点V1；电容C1第一端连接电容C3第二端和电感L3第一端，电容C3第一端连接节点V3，电感L3的第二端作为节点V4；

变流整流器(5)采用三桥臂二开关拓扑，则二极管D3阳极和二极管D4阴极连接节点V2，二极管D5阳极和二极管D6阴极连接节点V3；二极管D1阳极和二极管D2阴极连接开关S1、S2的一端，S1另一端连接节点V1，S2另一端连接节点V4；二极管D1、D3、D5的阴极连接在一起作为变流整流器(5)的正端Vd，二极管D2、D4、D6的阳极连接在一起作为变流整流器(5)的地端GND；

或者，变流整流器(5)采用二桥臂三开关拓扑，则二极管D3阳极和二极管D4阴极连接节点V2，二极管D1阳极和二极管D2阴极连接开关S1、S2、S3的一端，S1另一端连接节点V1，S2另一端连接节点V4，S3另一端连接节点V3；二极管D1、D3的阴极连接在一起作为变流整流器(5)的正端Vd，二极管D2、D4的阳极连接在一起作为变流整流器(5)的地端GND。

3.根据权利要求1所述的无线充电系统，其特征在于，副边补偿网络(4)采用双增益CCL拓扑、变流整流器(5)采用二阶变流拓扑的连接关系是：

副边线圈Ls第一端连接电容Cs第一端，电容Cs第二端连接电容C2第一端和电感L2第一端，电感L2的第二端作为节点V2；电容C2的第二端作为节点V3；副边线圈Ls第二端连接电容C1第二端和电感L1第一端，电容C1第一端连接节点V3，电感L1的第二端作为节点V1；

变流整流器(5)采用三桥臂一开关拓扑，则二极管D3阳极和二极管D4阴极连接节点V2，二极管D5阳极和二极管D6阴极连接节点V3；二极管D1阳极和二极管D2阴极连接开关S1的一端，S1另一端连接节点V1；二极管D1、D3、D5的阴极连接在一起作为变流整流器(5)的正端Vd，二极管D2、D4、D6的阳极连接在一起作为变流整流器(5)的地端GND；

或者，变流整流器(5)采用二桥臂二开关拓扑，则二极管D3阳极和二极管D4阴极连接节点V2，二极管D1阳极和二极管D2阴极连接开关S1、S2的一端，S1另一端连接节点V1，S2另一端连接节点V3；二极管D1、D3的阴极连接在一起作为变流整流器(5)的正端Vd，二极管D2、D4的阳极连接在一起作为变流整流器(5)的地端GND。