[发明专利]一种高阶复合式补偿网络的电池无线充电系统

摘要

本发明公开了一种高阶复合式补偿网络的电池无线充电系统，提供电池充电过程中所需的先恒流后恒压输出，涉及电池无线充电技术，适用于电动汽车和医疗器械等电池无线充电场合。该系统包括高频全桥逆变电路、原边补偿网络、松耦合变压器、副边补偿网路、恒流‑恒压切换网络、全桥整流滤波电路，在特定频率下实现了与负载无关的恒流输出或恒压输出，通过放置在副边的恒流‑恒压切换网络实现两种模式转换，避免无线充电系统发射端与接收端之间的复杂通信，简化控制，提高可靠性，实现了电路近似零无功环流和开关器件的软开关，提高效率，减少器件应力，输出恒流与恒压值不受制于松耦合变压器参数，提高了能量传输线圈设计自由度，提高网络传输效率。

主权项

1.一种高阶复合式补偿网络的电池无线充电系统，包括：高频全桥逆变电路(1)、原边补偿网络(2)、松耦合变压器(3)、副边补偿网络(4)、恒流‑恒压模式切换网络(5)、全桥整流滤波电路(6)，所述原边补偿网络(2)包括：原边补偿电容、原边补偿电感以及原边附加电容，副边补偿网络(4)包括：副边补偿电容、副边补偿电感、第一副边附加电容以及电容值是副边补偿电容一半的第二副边附加电容，恒流‑恒压模式切换网络(5)包括第一开关和第二开关；所述原边补偿电感的一端与高频全桥逆变电路(1)的一桥臂中点连接，原边补偿电感的另一端、原边补偿电容的一极均与原边附加电容的一极相连接，原边附加电容的另一极与松耦合变压器(3)原边绕组的一端连接，原边补偿电容的另一极、松耦合变压器(3)原边绕组的另一端均与高频全桥逆变电路(1)的另一桥臂中点相连接，第一副边附加电容的一极与松耦合变压器(3)副边绕组的一端连接，第二副边附加电容的一极与第一副边附加电容的另一极连接，第二副边附加电容的另一极与副边补偿电容的一极及副边补偿电感的一端相连接，副边补偿电容的另一极接第二开关的一端，副边补偿电感的另一端与全桥整流滤波电路(6)的一桥臂中点连接，松耦合变压器副边绕组的另一端、第二开关的另一端均与全桥整流滤波电路(6)的另一桥臂中点连接，第一开关并接在第二附加电容的两极之间；原边补偿电感的感值L₁、原边补偿电容的容值C_P、副边补偿电感的感值L₂、副边补偿电容的容值C_S按照选取，原边附加电容的容值C₁、第一副边附加电容的容值C₂按照和选取，ω为系统工作的角频率，M为松耦合变压器的互感值，D为占空比，V_IN为输入直流电压，V_BAT为电池给定充电电压，I_BAT为电池给定充电电流，L_P为松耦合变压器原边自感的感值，L_S为松耦合变压器副边自感的感值，第二副边附加电容的容值C₃为C₃＝0.5C_S。