[发明专利]一种多自由度对称式动态电路补偿拓扑结构

说明书

本发明公开了一种多自由度对称式动态电路补偿拓扑结构，应用于电动汽车公路无线充电系统。电动汽车在公路行驶过程中，传能和接收线圈相对位移会造成线圈之间耦合系数的变化，该发明能实时调节电路中的补偿元件参数，消除公路无线充电系统中潜在的因电路容性或感性所带来的无功损耗，提高电路功率因数。其次，本发明具有较高的普适性，即使更换不同型号的传能与接收线圈，无线充电系统依然能实现无功补偿，实现传能与接收线圈的普适性使用。再者，相比传统的基于相控电路的动态电路补偿拓扑，该发明避免了功率开关管在高频电路中开关所产生的纹波电压，有效解决无线充电传能和接收线圈耦合的容错性难题，具有更宽的补偿宽度。

技术领域

本发明涉及电路无功补偿技术领域，具体涉及一种多自由度对称式动态电路补偿拓扑结构。

背景技术

近年来，电动汽车在公路行驶过程中的无线充电技术得到众多学者关注。

然而，现阶段的电动汽车公路充电技术仍未实现商业化成熟，其中一大痛点在于，现有的传统动态传能电路补偿拓扑，受松耦合参数不断发生较大周期性变化等影响，前者的单自由度变化无法满足后者所需的宽泛动态补偿宽度。

其次，基于相控电路的传统动态传能电路补偿拓扑在高频电路产生纹波电压干扰，上述问题均导致电动汽车在行驶过程中造成无功浪费，导致传能效率降低。

因此，如何设计应用于电动汽车公路无线充电系统电路中的一种动态电路补偿拓扑具备宽泛动态补偿宽度，避免开关管在高频电路中造成的纹波电压干扰，使电动汽车在行驶过程中传能线圈与接收线圈的松耦合参数受传能距离的影响不断发生较大周期性变化的情况下无线传能效率得以保持在高水平状态，是本领域技术人员亟需解决的关键问题。

发明内容

本发明的目的是为电动汽车公路充电系统中的电路提供一种动态电路补偿拓扑结构，在传能线圈和接收线圈耦合性能发生周期性不可预期变化情况下也即时保障上述电动汽车公路充电系统中的电路功率因数处于高水平稳定，消除传能线圈和接收线圈耦合性能发生周期性变化对电动汽车公路充电系统中的电路稳定性造成的影响，提高了电动汽车公路系统的无功补偿稳定性。

为解决传能线圈和接收线圈耦合性能发生周期性不可预期变化情况下造成的电路补偿网络补偿失败的技术问题，本发明提供一种多自由度对称式动态电路补偿拓扑，所述多自由度对称式动态电路补偿拓扑能够重新构造电路拓扑结构从而改变补偿电路的阻容特性，实现传能线圈和接收线圈不同耦合系数情况下电路的无功补偿，既能保持电路功率因数的高水平稳定，也能兼容电源不同输出下的频率恒压或恒流模式，以满足负载自身的不同输出需求，解决电动汽车公路无线充电在电动汽车行驶过程中无功损耗大的问题，包括：第一功率开关管S₁、第二功率开关管S₂、第三功率开关管S₃、第四功率开关管S₄、第一可变电容C₁、第二可变电容C₂、第三可变电容C₃、第四可变电容C₄、第五可变电容C₅、第六可变电容C₆、第七可变电容C₇、第八可变电容C₈、第九可变电容C₉、第十可变电容C₁₀、第十一可变电容C₁₁、第十二可变电容C₁₂、第一固定电感L₁、第二固定电感L₂、第一可变电感L_c1、第二可变电感L_c2构成。

所述第一功率开关管S₁的第一端与第一可变电容C₁的第二端、第二可变电容C₂的第一端连接；

所述第一功率开关管S₁的第二端与第三可变电容C₃的第一端连接；