[发明专利]基于交错并联Boost的高效无线电能传输系统

说明书

基于交错并联Boost的高效无线电能传输系统，涉及无线电能传输领域。本发明是为了解决传统无线电能传输系统在后级采用数字闭环控制的Buck变换器或在系统中引入变频控制，引入DC/DC变换器增加系统损耗，变频控制在工作频率固定的系统中使用受限的问题。交错并联Boost电路对U_in升压，输出直流电压；全桥逆变电路接收控制信号控制开关管导通状态，输出U_AB；松耦合变压器对U_AB变压，输出U_ab，整流及滤波电路对U_ab整流和滤波，输出U_out；闭环控制电路用内部给定值U_oref减去U_out得到电压差U_oerror，送入数字PID控制器进行控制，输出占空比；驱动电路根据占空比发送控制信号。它用于传输电能。

技术领域

本发明的无线电能传输系统的前级采用交错并联Boost与全桥逆变电路集成的DC/AC模块实现。属于无线电能传输领域。

背景技术

无线电能传输技术不需要使用金属电缆等介质就可以传输电能，它具有电气隔离，方便，安全等优点，可以很好的解决有线电能传输带来的种种问题。目前，无线电能传输技术已经被广泛的应用于电动汽车大功率无线充电，植入式医疗，水下探测器无线供电，机器人关节电能信号同步传输等领域。

在传统的无线电能传输系统设计中，前级通常采用全桥逆变电路将输入的直流电逆变为高频交流电，由于松耦合变压器一般采用利兹线进行绕制，电阻较大，导致系统的损耗较大，效率降低。

当输入电压发生扰动时，为了实现负载的恒压输出，传统的研究中通常在后级采用数字闭环控制的Buck变换器，或在系统中引入变频控制。引入DC/DC变换器会增加系统的成本，增加系统的损耗。在实际的工作条件下，系统的工作频率一般固定，因此变频控制在某些场合会受到限制。

发明内容

本发明是为了解决传统的无线电能传输系统通常在后级采用数字闭环控制的Buck变换器或在系统中引入变频控制，引入DC/DC变换器会增加系统的损耗，而变频控制在工作频率固定的系统中使用受限；另外，现有系统的前级采用全桥逆变电路将输入的直流电逆变为高频交流电，系统的损耗较大，效率降低的问题。现提供基于交错并联Boost的高效无线电能传输系统。

基于交错并联Boost的高效无线电能传输系统，所述系统包括两个S/S补偿拓扑结构2、松耦合变压器3和整流及滤波电路4，

两个S/S补偿拓扑结构2，用于分别对松耦合变压器3中原边的自感L_P和副边的自感L_S的漏感部分进行补偿；

松耦合变压器3，用于利用补偿后得到的原边漏感L_kp、互感L_m和副边漏感L_ks对全桥逆变电路输出交流电压U_AB进行变压，输出变压后的交流电压U_ab，

整流及滤波电路4，用于对松耦合变压器3输出的交流电压U_ab进行整流和滤波，输出滤波后的直流电压U_out；

所述系统还包括DC/AC变换器1、闭环控制电路5和驱动电路6，

DC/AC变换器1包括交错并联Boost电路和全桥逆变电路，

交错并联Boost电路，用于对输入电压U_in进行升压，输出升高后的直流电压；

全桥逆变电路，用于接收驱动电路6的控制信号，控制开关管的导通状态，使全桥逆变电路输出交流电压U_AB；