[发明专利]一种带有变压器的无线充电系统及其谐振参数补偿方法

说明书

本发明公开了一种带有变压器的无线充电系统及其谐振参数补偿方法，属于无线充电技术领域，系统包括顺次连接的直流电源、高频逆变电路、一次侧补偿网络、二次侧补偿网络和整流电路，还包括降压变压器，二次侧补偿网络经降压变压器与整流电路连接；二次侧补偿网络串联有漏感补偿电容C_T，漏感补偿电容C_T与降压变压器引入系统的等效电感L_T谐振。本发明在整流电路前引入降压变压器，实现系统低压大电流输出，满足大电流充电需求；在二次侧补偿网络串联的漏感补偿电容C_T能够抵消系统引入降压变压器对系统谐振的影响，使系统工作于谐振状态，以此提高无线充电效率。

技术领域

本发明涉及无线充电技术领域，尤其涉及一种带有变压器的无线充电系统及其谐振参数补偿方法。

背景技术

无线电能传输技术因其安全便捷、维护成本低、能适应恶劣天气等优势，被广泛应用于智能家居、医疗设备、交通和航空航天等领域。无线电能传输主要有电磁感应式、磁耦合谐振式、射频微波式、超声换能式、激光式等传输方式，其中磁耦合谐振式因其在大功率无线电能传输场合具有传输效率高，抗偏移特性强等优势而被广泛应用。

现有无线充电系统多由顺次连接的直流电源、高频逆变电路、补偿网络、整流电路四大部分组成，补偿网络直接与全桥整流模块相连，将交流电转换为直流电供给负载，此方法输出为高压低电流，无法满足常见的锂电池充电的大电流需求；另一方面，充电效率作为无线充电系统的关键性能指标，是系统设计不可忽略的因素。无线充电系统效率达到一定阈值后，特别是当充电效率达到90％时，系统充电效率的提升尤为困难。综上，无线充电系统如何实现高效低压大电流输出是本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有无线充电系统无法高效输出低压大电流的问题，提供了一种带有变压器的无线充电系统及其谐振参数补偿方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种带有变压器的无线充电系统，系统具体包括顺次连接的直流电源、高频逆变电路、一次侧补偿网络、二次侧补偿网络和整流电路，还包括降压变压器，二次侧补偿网络经降压变压器与整流电路连接；二次侧补偿网络串联有漏感补偿电容C_T，漏感补偿电容C_T与降压变压器引入系统的等效电感L_T谐振。

在一示例中，所述一次侧补偿网络包括补偿电感L₁、补偿电容C₁、补偿电容C_p与一次侧线圈L_p，二次侧补偿网络包括二次侧线圈Ls、补偿电容C_s、补偿电容C₂、补偿电感L₂与漏感补偿电容C_T；

补偿电感L₁与高频逆变电路输出端连接，补偿电感L₁另一端连接有补偿电容C₁与补偿电容C_p，补偿电容C₁另一端连接至高频逆变电路，补偿电容C_p另一端与一次侧线圈L_p连接，一次侧线圈L_p与二次侧线圈Ls耦合，二次侧线圈Ls一端连接有补偿电容C_s，补偿电容C_s另一端连接有补偿电容C₂与补偿电感L₂，补偿电容C₂连接至二次侧线圈Ls另一端，补偿电感L₂与漏感补偿电容C_T连接。

需要进一步说明的是，上述各示例对应的技术特征可以相互组合或替换构成新的技术方案。

本发明还包括一种带有变压器的无线充电系统的谐振参数补偿方法，应用至上述任一示例或者多个示例组合形成的所述带有变压器的无线充电系统，所述方法包括：

计算降压变压器引入系统的等效电感L_T；