[发明专利]一种半桥谐振无线能量传输系统

说明书

一种半桥谐振无线能量传输系统，涉及无线能量传输。半桥谐振无线能量传输系统设有直流电源、BUCK电路、半桥逆变电路、第一谐振器、第二谐振器和辅助电路。控制方法包括以下步骤：实现输出功率的调节；实现系统谐振状态的维持。通过电感耦合的方式进行电能的无线传输，通过在半桥逆变电路前级增加BUCK电路，实现不同功率条件下系统的谐振状态维持，实现高效率的电能传输。

技术领域

本发明涉及无线能量传输，尤其是涉及一种半桥谐振无线能量传输系统。

背景技术

无线能量传输是一种将电能以非物理连接的方式传输至相应设备的技术。主要有4种基本方式：一是松耦合变压器模型的电磁感应耦合方式；二是磁共振方式；三是基于激光、微波辐射方式；四是电场耦合方式。其中电磁感应耦合方式的无线电能传输是将能量发射端视为变压器初级，能量接收端视为变压器的次级，利用磁耦合方式进行能量无线传递，适用于近距离(厘米级)传输，该技术已进入实用化阶段。

基于松耦合变压器模型电感耦合方式目前主要面临的困难在于：

1、由于能量发射端发射线圈与接收端接收线圈之间互感较小存在较大无功，需要进行无功补偿，使系统保持谐振状态，从而进行高效传输。当第一谐振器与第二谐振器发生相同频率谐振时，系统传输效率最大。能量发射端与接收端谐振状态的维持会随传输环境、负载改变、传输距离的偏差导致时变不可控范围，破坏了能量通道的建立，导致了能量传输能力的下降。

2、不同功率同一谐振参数情况下的谐振状态的维持。对于全桥、半桥谐振变换器，当系统谐振时，此时输出功率达到最大且不可调节。

中国专利CN 201410369363.2公开一种脉冲宽度调制控制的电感可调技术，实现系统的谐振频率追踪，保证能量传输的效率。中国专利CN201310196231.X公开一种利用可调有源晶振，通过接收用高频介调谐电容调节接收系统的调谐频率使系统共振。

本发明从保证无线能量传输系统谐振状态以实现高效传输角度出发提出相应控制方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种半桥谐振无线能量传输系统。

本发明的另一目的在于提供一种半桥谐振无线能量传输控制方法。

所述半桥谐振无线能量传输系统设有直流电源、BUCK电路、半桥逆变电路、第一谐振器、第二谐振器和辅助电路；

所述BUCK电路设有功率控制开关S、续流二极管D、功率控制电感L和滤波电容C₀；

所述半桥逆变电路设有第1电容C₁、第2电容C₂、第1开关管S₁、第2开关管S₂、第1二极管D₁和第2二极管D₂；

所述第一谐振器包括第1电容C₁、第2电容C₂和谐振器能量发射线圈L₁；

所述第二谐振器包括谐振器能量接收线圈L₂和谐振电容C₃；

所述辅助电路设有能量发射端无线交互单元、能量接收端无线交互单元、第一电流电压检测电路、第二电流电压检测电路、单片机信息处理电路、逆变控制器、功率控制电路；