[发明专利]一种恒流恒压复合拓扑的无线充电电路

说明书

本发明涉及了一种恒流恒压复合拓扑的无线充电电路，在该无线充电电路中，原边补偿模块包括第一电感和第一谐振电容，第一谐振电容的第一端连接高频逆变电路的第一输出端，第一谐振电容的第二端连接第一电感的第一端，第一电感的第二端连接高频逆变电路的第二输出端；副边补偿模块包括第二电感、第二谐振电容、第三谐振电容及开关，第二谐振电容的第一端连接第二整流电路的第一输入端，第二谐振电容的第二端连接第二电感的第一端，第二电感的第二端连接第二整流电路的第二输入端，开关和第三谐振电容串联在第二谐振电容的第一端与第二电感的第二端之间。实施本发明的技术方案，开关数量少、电路体积小、控制简单，且输出功率及传输效率高。

技术领域

本发明涉及无线充电领域，尤其涉及一种恒流恒压复合拓扑的无线充电电路。

背景技术

为减少环境污染和缓减能源短缺的危机，电动汽车的发展受到了世界的普遍关注，解决电动汽车电池充电的问题也成为社会研究的热点。电动汽车电池充电方法有传统的接触式充电和非接触式充电。与传统接触式充电方式相比，无线充电可避免电火花危险、减少导线损耗、降低车体重量、具有安全可靠性高等优点，并可应用于矿场、海底等一些特殊场合。

松耦合变压器是无线充电的核心元件，其分离的原、副边绕组及较大的距离使其相比紧耦合变压器具有漏感大、激磁电感小的缺点，故补偿网络成为无线充电电路的研究重点，松耦合变压器必须采用多元件谐振变换器，对漏感和激磁电感分别补偿，提高电压增益和功率传输能力，减小环流损耗。而在蓄电池充电过程中，恒流恒压阶段是充电的重要阶段，通过对补偿网络进行参数整定、拓扑切换和控制等方式可使无线充电系统工作在恒流恒压状态。

传统的在无线充电系统副边电路加入斩波控制环节，通过控制斩波电路，实现稳压输出。虽然达到电压独立负载输出，但在无线电能传输整个拓扑电路中多加了一级电路，使系统的传输效率降低。或者在串/串补偿(S/S)(或者其他单一补偿拓扑)拓扑下，在不增加控制的前提下，通过改变电路参数，在两种不同参数下实现恒流恒压输出。但是实际应用中线圈自感在频率变化时也随之变化，控制系统工作在谐振点处较困难。例如，中国专利CN104753152A公开了一种恒流-恒压复合拓扑的感应式充电系统，该方式可使系统在串/串补偿(S/S)拓扑电路中实现恒流输出，而在并/串补偿(P/S)拓扑电路中实现恒压输出。虽然该混合拓扑电路可以实现为电池恒流恒压充电，但是在实际应用中要根据副边电池两端电压控制原边谐振电容的切换，因此增加了系统成本和控制难度。

综上可见，现有技术存在以下三个问题：

(1)额外增加功率变换电路以达到系统的恒压或恒流控制，增加了电路体积，传输效率较低；

(2)单一拓扑控制下，系统较难工作在谐振点处，影响系统功率和效率；

(3)SS/PS可实现电池恒流恒压充电，但两级控制系统成本高，难度大。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述变换机构级联、控制复杂、电路体积大、切换开关繁杂的缺陷，提供一种恒流恒压复合拓扑的无线充电电路。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种恒流恒压复合拓扑的无线充电电路，包括依次连接的第一整流电路、高频逆变电路、谐振补偿电路、第二整流电路，所述谐振补偿电路包括原边补偿模块和副边补偿模块，其中，

所述原边补偿模块包括第一电感和第一谐振电容，而且，所述第一谐振电容的第一端连接所述高频逆变电路的第一输出端，所述第一谐振电容的第二端连接所述第一电感的第一端，所述第一电感的第二端连接所述高频逆变电路的第二输出端；

所述副边补偿模块包括第二电感、第二谐振电容、第三谐振电容及开关，而且，所述第二谐振电容的第一端连接所述第二整流电路的第一输入端，所述第二谐振电容的第二端连接所述第二电感的第一端，所述第二电感的第二端连接所述第二整流电路的第二输入端，所述开关和所述第三谐振电容串联在所述第二谐振电容的第一端与所述第二电感的第二端之间；