[发明专利]一种基于多线圈解耦集成的紧凑型无线充电系统

权利要求书

1.一种基于多线圈解耦集成的紧凑型无线充电系统，其特征在于，包括高频逆变器电路、谐振网络以及整流器电路；

高频逆变器电路，将逆变器输入侧的直流电压转为高频交流电压，用于激励谐振网络；

谐振网络，受高频交流电压激励后，线圈产生高频交流电流，激发高频电磁场，使得副边线圈感应出高频电压，从而实现能量从原边传递到副边；

整流器电路，将谐振网络输出的高频交流电压，经全桥整流后再经过滤波电容得到直流电压用于后级负载供电；

高频逆变器电路由两个并联逆变器组成，逆变器采用的为全桥型逆变器，每个逆变器由四个功率管组成；

高频逆变器电路具体包括两个全桥逆变器并联而成，逆变器一共包含八个功率管S₁-S₈；其中单个全桥逆变器由两个桥臂组成，每个桥臂由上下两个功率管构成；在两逆变器的输入侧并联然后接入直流电源V_in，同时并联母线电容C_d1和C_d2；逆变器的输出端从桥臂中点引出，每个逆变器输出端分别与一个双侧LCC补偿的谐振网络输入端连接；

谐振网络采用双侧LCC补偿型的谐振网络，谐振网络具体包括两个并联的基于双侧LCC补偿的谐振网络，每个谐振网络输入侧分别接一个高频逆变器，输出端接一个高频整流器；其中两个LCC补偿的谐振网络基本结构一致，第一个谐振网络中原边补偿线圈L_1pt并联连接谐振电容C_1pt，然后串联连接谐振电容C_1p，谐振电容C_1p同时串联连接原边主线圈L_1p，副边主线圈L_1s先串联连接副边第一谐振电容C_1s，然后并联连接副边第二谐振电容C_1st，最后再串联副边补偿线圈L_1st，副边补偿线圈L_1st的另一端连接整流器的桥臂中点；第二个谐振网络中线圈与电容的电气连接方式与第一个谐振网络的连接方式相同；两个谐振网络中的线圈全部按照一定的相对位置集成在一起，使得集成的线圈之间不相互干扰；谐振网络中的线圈结构如下：原边主线圈L_1p与副边主线圈L_1s采用DD结构的线圈，第二谐振网络原边主线圈L_2p与第二副边主线圈L_2s采用单个矩形平面线圈，其余的补偿线圈全部采用的DD结构线圈；谐振网络中同一边的线圈的相对位置如下：原边主线圈L_1p与第二谐振网络原边主线圈L_2p上下重叠放置，且中心点重合；原边补偿线圈L_1pt与第二谐振网络中原边补偿线圈L_2pt分别放在原边主线圈L_1p与第二谐振网络原边主线圈L_2p的x轴上靠边位置；同时原边补偿线圈L_1pt和第二谐振网络中原边补偿线圈L_2pt需要重叠合适的长度；在线圈下边为铁芯，铁芯采用条状磁芯拼接而成，用于增加原副边主线圈的耦合系数，同时减小漏感，磁芯下边为铝板，用于屏蔽对外的电磁辐射；由于副边的线圈集成方式与原边的线圈一样，线圈的相对位置一样，与原边不同的是，副边磁芯放在线圈上边，磁芯上边为铝板。

2.根据权利要求1所述的一种基于多线圈解耦集成的紧凑型无线充电系统，其特征在于，同一边的补偿线圈u需要重叠合适的间距放置，从而实现补偿线圈的相互解耦；该重叠间距通过以下方法找到：先将两DD极性线圈完全重合，再将两DD极性线圈逐渐往分开的方向移动，在逐渐分开的过程中同时测量两DD极性线圈的耦合系数，随着两线圈重叠距离d的减小，两线圈耦合系数先减小到零随后增加；记录下该过程中耦合系数最小时对应的重叠距离，该重叠距离即可使得两线DD极性线圈的解耦。

3.根据权利要求1所述的一种基于多线圈解耦集成的紧凑型无线充电系统，其特征在于，整流器电路具体包括两个高频整流器，包含八个整流二极管D₁-D₈，然后每个全桥整流器桥臂由上下两个二极管组成；两个整流器输出端并联后接到负载，每个整流器输入侧的桥臂中点分别接到两个谐振网络的输出两端。