[发明专利]抗偏移无线充电电路及控制方法

说明书

本发明适用于无线充电技术领域，提供了一种抗偏移无线充电电路及控制方法，电路包括：逆变单元与直流电源连接，用于将直流电源输出的直流电信号转换为第一交流电信号；谐振单元包括谐振调整模块、无线输出模块、与无线输出模块无线对接的无线接收模块，无线输出模块与逆变单元的输出端连接接收第一交流电信号，谐振调整模块与无线输出模块连接，用于使无线输出模块的发射线圈的电流在预设的三个电流档位之间切换；整流单元与无线接收模块连接，用于将无线接收模块输出的第二交流电信号进行整流后输出。本实施例可保证WPT系统一直工作在感性区，提高了系统的抗偏移能力，能够提高在宽耦合系数区间内传输功率的稳定性。

技术领域

本发明属于无线充电技术领域，尤其涉及一种抗偏移无线充电电路及控制方法。

背景技术

无线功率传输（WPT）作为一种理想的供电方式，以安全性高、充电范围大和可控性好等优势得到了快速发展并被广泛用于设备电源，例如电动汽车充电，物料搬运及矿山或水下的电源系统等比较恶劣的环境。

为了实现恒定功率输出和高效率，在设计WPT系统时一般优先选择电感器、电容器、电容器系列（LCC-S）补偿网络结构，其中，发射端提供LCC补偿，接收端提供串联补偿，电路结构示意图如图1所示。通过利用LCC-S补偿，谐振转换器以预定的恒定谐振频率将额定功率传递到标称负载。初级侧电流与负载无关，以确保恒定的功率输出。

但是，在实际使用过程中，WPT系统中发射线圈与接收线圈间相对位置偏移的客观存在，会引起系统耦合系数的变化，导致输出功率发生较大的波动，所以急需一种保证输出功率达到额定功率的前提下使电源有效利用率最高且抗偏移能力强的电路结构设计。

发明内容

本发明实施例提供一种抗偏移无线充电电路，旨在解决WPT系统中发射线圈与接收线圈间相对位置偏移导致输出功率波动的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种抗偏移无线充电电路，其特征在于，包括：

逆变单元，逆变单元与直流电源连接，用于将直流电源输出的直流电信号转换为第一交流电信号；

谐振单元，谐振单元包括谐振调整模块、无线输出模块、与无线输出模块无线对接的无线接收模块，无线输出模块与逆变单元的输出端连接接收第一交流电信号，谐振调整模块与无线输出模块连接，用于使无线输出模块的发射线圈的电流在预设的三个电流档位之间切换；

整流单元，整流单元与无线接收模块连接，用于将无线接收模块输出的第二交流电信号进行整流后输出。

更进一步地，无线输出模块包括第一电感Lr、第一电阻Rp、第一电容Cp、第二电容Cr和作为发射线圈的第二电感Lp，第一电感Lr的一端与逆变单元的第一端连接，第一电感Lr的另一端依次通过第一电容Cp、第二电感Lp和第一电阻Rp连接至逆变单元的第二端，第二电容Cr与第一电容Cp、第二电容Cr和第一电阻Rp的串联体并联。

更进一步地，谐振调整模块包括第一调整电容Cx1、第二调整电容Cx2、第三调整电容Cx3、第四调整电容Cy1和第五调整电容Cy2，第一调整电容Cx1串联于第一电感Lr和第一电容Cp之间的线路上，第二调整电容Cx2和第三调整电容Cx3并联后与第一调整电容Cx1并联，第四调整电容Cy1和第五调整电容Cy2均与第二电容Cr并联，第二调整电容Cx2、第三调整电容Cx3、第四调整电容Cy1和第五调整电容Cy2的一端分别设有控制开关。

更进一步地，无线接收模块包括接收线圈Ls、第二电阻Rs和第三电容Cs，接收线圈Ls的一端与整流单元的第一端连接，接收线圈Ls的另一端依次通过第二电阻Rs和第三电容Cs与整流单元的第二端连接。