[发明专利]一种发射端Buck控制的SP补偿型恒流无线充电电源以及充电方法

权利要求书

1.一种发射端Buck控制的SP补偿型恒流无线充电电源，其特征在于，该电源包括发射端与接收端；发射端包括依次连接的直流源，Buck变换器，全桥逆变器，以及发射线圈与串联S补偿电路，接收端包括接收线圈与并联P补偿电路，全桥整流滤波电路和负载，前述接收线圈与发射线圈耦合，将接收到的交变磁场转换为交变电流对负载进行充电。

2.根据权利要求1所述的发射端Buck控制的SP补偿型恒流无线充电电源，其特征在于，所述的发射端中，直流源的两端并接Buck变换器，Buck变换器包括开关管QB1和QB2，续流电感LB以及滤波电容CB，所述的开关管QB1和QB2串联后与直流源并接，续流电感LB和滤波电容CB串接后与前述开关管QB2并接，直流源输出的直流电压Ubus通过Buck变换器进行调节后输入到全桥逆变器；

所述的全桥逆变器包括开关管Q1-Q4，前述续流电感LB和滤波电容CB的连接点作为Buck变换器的输出，该点的输出电压经过全桥逆变器后形成用于无线充电电源使用的电压Us；

所述的发射线圈与串联S补偿电路包括依次串联的电阻R1、发射线圈L1和电容C1，前述电阻R1和电容C1串接在发射线圈L1的两端，组成串联补偿电路，全桥逆变器的输出即开关管Q1、Q4的连接点以及开关管Q2、Q3的连接点分别连接串联补偿电路的两端。

3.根据权利要求2所述的发射端Buck控制的SP补偿型恒流无线充电电源，其特征在于，所述的直流源由工频220Vac经过整流滤波电路得到或者市场成品直流电源。

4.根据权利要求2所述的发射端Buck控制的SP补偿型恒流无线充电电源，其特征在于，所述的开关管Q1-Q4均采用MOSFET或者IGBT管。

5.根据权利要求2所述的发射端Buck控制的SP补偿型恒流无线充电电源，其特征在于，所述用于无线充电电源使用的电压Us为高频交变电压，为20kHz或者85kHz。

6.根据权利要求2所述的发射端Buck控制的SP补偿型恒流无线充电电源，其特征在于，负载采用锂离子电池组或铅酸电池。

7.根据权利要求1所述的发射端Buck控制的SP补偿型恒流无线充电电源，其特征在于，所述的接收端中，接收线圈与并联P补偿电路包括接收线圈L2、电阻R2和电容C，前述电阻R2和电容C2串接后并接在接收线圈L2的两端，组成并联补偿电路；

所述的全桥整流滤波电路包括二极管D1-D4，用于将前述交变电流转换为直流电，对负载充电。

8.一种发射端Buck控制的SP补偿型恒流无线充电方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1、直流源输出直流电压Ubus通过Buck变换器进行调节，调节后的电压输入到全桥逆变器，经过全桥逆变器后形成用于无线充电电源使用的电压Us；

其中，D为Buck变换器占空比，U_bus为直流源输出的直流电压；

S2、前述电压Us经过串联S补偿电路，使得发射线圈L1具备与全桥逆变器相同的工作频率，发射线圈L1将全桥逆变器产生的交变电压转换为交变磁场发送到接收端；

S3、在接收端，接收线圈与发射线圈耦合，将接收到的交变磁场转换为交变电流，通过并联P补偿电路，使得接收线圈L2具备与发射线圈L1发射的交变磁场相同的工作频率；之后通过全桥整流滤波电路将前述交变电流转换为直流电，对负载充电，充电电流I_o满足下述表达式；

SP:I₁＝γI_o

其中，I₁表示原边发射线圈电流，γ为常数，L₂表示并联P补偿电路的电感值。

9.根据权利要求8所述的发射端Buck控制的SP补偿型恒流无线充电方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤：

S4、采用PI算法对发射端Buck变换进行控制，通过调节Buck变换器的占空比实现恒定充电电流控制。