[发明专利]一种基于多线圈解耦集成的紧凑型无线充电系统

说明书

本发明公开了一种基于多线圈解耦集成的紧凑型无线充电系统，包括高频逆变器电路、谐振网络以及整流器电路；高频逆变器电路，将逆变器输入侧的直流电压转为高频交流电压，用于激励谐振网络；谐振网络，受高频交流电压激励后，线圈产生高频交流电流，激发高频电磁场，使得副边线圈感应出高频电压，从而实现能量从原边传递到副边；整流器电路，将谐振网络输出的高频交流电压，经全桥整流后再经过滤波电容得到直流电压用于后级负载供电。在本发明中，无线充电系统中同一侧的所有线圈均解耦集成，同一侧线圈共用磁芯，且所有线圈中仅主线圈间相互耦合，其它线圈相互解耦，不相干扰，从而减小无线充电系统的体积，并且节约磁芯。

技术领域

本发明属于无线充电技术领域，具体涉及一种基于多线圈解耦集成的紧凑型无线充电系统。

背景技术

随着电动汽车逐渐普及，电动汽车的无线充电成为一种非常具有优势的充电方式，相较于传统的有线充电方式，具有使用灵活方便、少维护、可适应恶劣环境、易于实现无人自动供电和移动式供电的优点。目前，诸如城市公交，电动机车等应用场合都要求实现快充的功能。因此为了实现无线充电系统的大功率传输，通常采用逆变器级联，同时采用多线圈传输从而增强功率的传输能力。然而采用多线圈传输能量，会增加装置占用的空间，尤其是在常用的LCC或者LCL补偿拓扑中，补偿线圈会进一步加大装置占用的空间。因此需要对系统中的线圈集成以减小充电系统的体积。现有的线圈集成方法，主要分为两种：1，线圈直接集成，线圈之间相互耦合。2，采用合适的线圈结构与组合方式，实现仅用于传输功率的线圈相互耦合，其余线圈相互不耦合。第一种集成方式，由于多个线圈间的相互耦合，大大增加电路分析的难度，同时由于线圈间的相互影响，会导致系统谐振频率发生变化，从而丢失谐振拓扑原有的恒压或恒流的优良特性，同时会造成系统无功增加，所以往往采用第二种线圈集成方式。但是采用第二种线圈集成的方式，现有方法只能实现对单个双侧LCC补偿谐振网络系统中同一侧补偿线圈与主线圈解耦集成。其中同一侧只有一个补偿线圈和一个主线圈。当前没有一种方法可以实现两并联的双侧LCC谐振网络系统中同一侧补偿线圈与主线圈的解耦集成，同一侧有两个补偿线圈和两个主线圈。

综上所述，在大功率无线充电系统中，比如并联型双侧LCC补偿拓扑的系统，能实现仅对应的主线圈间相互耦合，其余线圈都相互解耦集成，是非常有意义的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于多线圈解耦集成的紧凑型无线充电系统。该系统中原副边变换器并联，每个高频逆变器驱动一个双侧LCC补偿的谐振网络的拓扑。本发明中提出了一种线圈集成方法，将同一侧的四个线圈全部集成在一起，共用磁芯，实现同一侧线圈间全部相互解耦，同时两侧补偿线圈间解耦，以及副边主线圈与原边补偿线圈和原边主线圈与副边补偿线圈间相互解耦。这样的线圈集成方法既节约装置占用的空间，并且节约磁芯，同时不影响LCC补偿拓扑原有恒流的工作特性。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案来实现的：

一种基于多线圈解耦集成的紧凑型无线充电系统，包括高频逆变器电路、谐振网络以及整流器电路；

高频逆变器电路，将逆变器输入侧的直流电压转为高频交流电压，用于激励谐振网络；

谐振网络，受高频交流电压激励后，线圈产生高频交流电流，激发高频电磁场，使得副边线圈感应出高频电压，从而实现能量从原边传递到副边；

整流器电路，将谐振网络输出的高频交流电压，经全桥整流后再经过滤波电容得到直流电压用于后级负载供电。

本发明进一步的改进在于，高频逆变器电路由两个并联逆变器组成，逆变器采用的为全桥型逆变器，每个逆变器由四个功率管组成。