[发明专利]一种基于拓扑切换的恒流恒压无线充电系统

权利要求书

1.一种基于拓扑切换的恒流恒压无线充电系统，包括发送部分和接收部分，所述发送部分包括依次连接的直流电源(E₁)、高频逆变器(H₁)、发射端开关切换部分(I)和发射线圈(L_P1)，所述接收部分包括依次连接的接收线圈(L_S1)、接收端补偿电容(C_S1)、整流滤波电路(R₁)和电池负载(I)，其特征在于，所述发射端开关切换部分(I)包括发射端补偿电容(C_P1)、第一附加电感(L₁₁)、第二附加电感(L₂₁)和切换开关(S₁)，具体连接关系如下：

所述高频逆变器(H₁)一桥臂中点同时连接发射端补偿电容(C_P1)的一端和第一附加电感(L₁₁)一端，所述发射端补偿电容(C_P1)的另一端同时连接第二附加电感(L₂₁)的一端和发射线圈(L_P1)的一端，所述第一附加电感(L₁₁)的另一端连接至切换开关(S₁)的第一接口，所述第二附加电感(L₂₁)的另一端连接切换开关(S₁)的第二接口，所述切换开关(S₁)的第三端口同时连接高频逆变器(H₁)的另一桥臂中点和发射线圈(L_P1)的另一端，所述切换开关(S₁)的控制端与控制器(K₁)连接；

所述的发射线圈(L_P1)和接收线圈(L_S1)之间的互感值M₁由式(1)确定；

所述的发射线圈(L_P1)的电感值由式(2)确定：

所述的发射端补偿电容(C_P1)的电容值由式(3)确定：

所述的第一附加电感(L₁₁)的电容值由式(4)确定：

所述的第二附加电感(L₂₁)的电容值由式(5)确定：

所述的接收端补偿电容(C_S1)的电容值由式(6)确定：

式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)和(6)中，为直流电源(E₁)的输出电压值，ω₁为系统工作角频率，I_B1为设定充电电流，U_B1为设定充电电压，为接收线圈(L_S1)的电感值。

2.一种基于拓扑切换的恒流恒压无线充电系统，包括发送部分和接收部分，所述发送部分包括依次连接的直流电源(E₂)、高频逆变器(H₂)、发射端补偿电容(C_P2)、发射线圈(L_P2)，所述接收部分包括依次连接的接收线圈(L_S2)、接收端开关切换部分(II)、整流滤波电路(R₂)和电池负载(II)，其特征在于，所述接收端开关切换部分(II)包括接收端补偿电容(C_S2)、第一附加电感(L₁₂)、第二附加电感(L₂₂)和切换开关(S₂)，具体连接关系如下：

所述接收线圈(L_S2)的一端同时连接接收端补偿电容(C_S2)的一端和第一附加电感(L₁₁)的一端，所述接收端补偿电容(C_S2)的另一端同时连接第二附加电感(L₂₂)的一端和整流滤波电路(R₂)的一桥臂中点，所述第一附加电感(L₁₂)的另一端连接至切换开关(S₂)的第一接口，所述第二附加电感(L₂₂)的另一端连接切换开关(S₂)的第二接口，所述切换开关(S₂)的第三端口同时连接整流滤波电路(R₂)的另一桥臂中点和接收线圈(L_S2)的另一端，所述切换开关(S₂)的控制端与控制器(K₂)连接；

所述的发射线圈(L_P2)和接收线圈(L_S2)之间的互感值M₂由式(7)确定；

所述的接收线圈(L_S2)的电感值由式(8)确定：

所述的发射端补偿电容(C_P2)的电容值由式(9)确定：

所述的第一附加电感(L₁₂)的电容值由式(10)确定：

所述的第二附加电感(L₂₂)的电容值由式(11)确定：

所述的接收端补偿电容(C_S2)的电容值由式(12)确定：

式(7)、(8)、(9)、(10)、(11)和(12)中，为直流电源(E₂)的输出电压值，ω₂为系统工作角频率，I_B2为设定充电电流，U_B2为设定充电电压，为发射线圈(L_P2)的电感值。