[发明专利]一种基于单级变换器的动态无线电能传输系统

权利要求书

1.一种基于单级变换器的动态无线电能传输系统，其特征在于，包括：

高频逆变桥，所述高频逆变桥的输入端用于与直流电压源连接；

原边可调电容模块，所述原边可调电容模块的一端与高频逆变桥一个桥臂连接，另一端与松耦合变压器的原边线圈的一端连接；

松耦合变压器，所述松耦合变压器的原边线圈的另一端与高频逆变桥另一个桥臂连接，松耦合变压器的副边线圈的一端与副边可调电容模块的一端连接；

副边可调电容模块，所述副边可调电容模块的另一端与半控整流桥输入侧的一端连接；半控整流桥，所述半控整流桥的输入侧的另一端与松耦合变压器的副边线圈的另一端连接；半控整流桥的输出侧的两端与滤波电容的两端相连；

滤波电容，所述滤波电容的两端用于连接负载；

副边控制器，用于对负载的电压、电流和副边线圈的电流进行采样，以及获取原边线圈的电流，根据获得的信息控制副边可调电容模块的等效电容和半控整流桥的等效电阻；原边控制器，用于对原边线圈的电流进行采样，并获取副边负载的电压，根据获得的信息控制原边可调电容模块的等效电容。

2.根据权利要求1所述的一种基于单级变换器的动态无线电能传输系统，其特征在于，所述原边可调电容模块和所述副边可调电容模块的结构相同；

所述原边可调电容模块由两个反向串联的MOS管与电容并联组成。

3.根据权利要求1所述的一种基于单级变换器的动态无线电能传输系统，其特征在于，所述半控整流桥包括由两个共阴极的电力二极管组成上桥臂，以及由两个共源极的MOS管组成下桥臂。

4.根据权利要求1所述的一种基于单级变换器的动态无线电能传输系统，其特征在于，所述副边控制器包括直流采样电路、第一幅值采样电路、过零检测电路、第一微控制单元和第一驱动电路；

所述直流采样电路用于采集负载端的输出直流电压和电流，并将采集到的信息传输至第一微控制单元；

所述第一幅值采样电路用于采集流经副边线圈电流幅值，并将采集到的信号传输至第一微控制单元；

所述过零检测电路与所述第一微控制单元连接，用于检测流经副边线圈的正弦电流由负变正的过零时刻；

所述第一微控制单元用于根据接收到的信息，通过所述第一驱动电路控制副边可调电容模块的等效电容和半控整流桥的等效电阻。

5.根据权利要求1所述的一种基于单级变换器的动态无线电能传输系统，其特征在于，所述原边控制器包括第二幅值采样电路、第二微控制单元和第二驱动电路；

所述第二微控制单元分别与第二采样电路和第二驱动电路连接；所述第二采样电路用于采集原边线圈的电流幅值，将采集到的电流幅值发送至第二微控制单元；所述第二微控制单元用于根据接收到的信息，通过所述第二驱动电路控制原边可调电容模块的等效电容。

6.根据权利要求2所述的一种基于单级变换器的动态无线电能传输系统，其特征在于，所述动态无线电能传输系统工作在谐振情况下，谐振角频率为：

其中，C_P为原边可调电容模块上的电容，C_S为副边可调电容模块的电容，L_P为松耦合变压器的原边线圈的自感，L_S为松耦合变压器的副边线圈的自感。

7.根据权利要求6所述的一种基于单级变换器的动态无线电能传输系统，其特征在于，所述副边可调电容模块的等效电容值C_S,var的大小由副边控制器输出的调控角调控，其调控关系为：

所述原边可调电容模块的等效电容C_P,var的大小由原边控制器输出的调控角调控，其调控关系为：

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