[发明专利]一种基于串联-串联补偿无线输电系统及均流方法

说明书

本发明公开了一种基于串联‑串联补偿无线输电系统及均流方法，包括直流电压源、串‑串补偿拓扑的磁耦合感应式电能传输变换器及多个LED模块，所述串‑串补偿拓扑的磁耦合感应式电能传输变换器包括高频全桥逆变电路、松耦合单元原边补偿网络及两线圈耦合单元；该系统无需要主动式控制，无需增加闭环反馈电路，具有结构简单、成本低、操作方便等特点。此外，该系统的输入电压和电流始终保持同相位，既可以减少开关器件的伏安容量、节约器件成本，还可以避免无功环流造成的能量损耗，提高系统效率。

技术领域

本发明涉及无线电传输技术领域，具体涉及一种基于串联-串联补偿无线输电系统及均流方法。

背景技术

磁耦合感应式无线电能传输技术(Magnetically-Coupled Inductive WirelessPower Transfer,MCI-WPT)，是一种无需物理接触的磁耦合方式将电能传输的技术。该技术安全、可靠、环保、高效、灵活方便，无需传统的直接电气连接和机械插拔。因此，无线电能传输技术被人们认为是极具前景的技术，并受到科学家的广泛关注研究。目前，MCI-WPT在可植入医疗设备、消费电子产品、电动汽车、水下作业、照明等领域得到广泛应用，而且优势明显。

MCI-WPT供电系统需要实现对不同内阻的LED串实现均流输出。目前，解决这个问题的主要有两类方法：主动控制式和被动控制式。主动控制式需要用到多个自动调节器，比如与LED串联的线性稳压器和开关稳压器。由于主动式控制用到的器件较多，因而主动式控制的供电系统的体积大、控制复杂度高、成本高。同时用于平衡电流的自动调节器本身也要消耗一些电能，导致整个系统的电能传输效率下降。

另一类是被动控制式。这类供电系统用到的均是电阻、电容、电感等的无控元件。有些被动控制式系统是通过附加镇流器电阻器来实现对不同LED串电流的平衡，然而这会造成大量的电能损失。有些被动控制式系统为了避免平衡电流导致的电能损耗，通过在磁耦合感应式电能传输变换器两端施加LCC-CLCL电路补偿实现对不同LED串的电流平衡。但是，每串LED模块均要附加一个LCL的补偿电路，这使得整个电路结构复杂，消耗的器件多、成本高且精度低。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种基于串联-串联补偿无线输电系统及均流方法。

本发明在保证不同LED串电流平衡的同时，以最低的成本、最高的效率、最简单的结构、最稳定的性能提供一种能够给多串不同内阻的LED负载相等电供电的无线电能传输系统。

本发明的技术方案如下：

一种基于串联-串联补偿无线输电系统，包括直流电压源、串-串补偿拓扑的磁耦合感应式电能传输变换器及多个LED模块，所述串-串补偿拓扑的磁耦合感应式电能传输变换器包括高频全桥逆变电路、松耦合单元原边补偿网络及两线圈耦合单元；

具体连接方式为：

直流电压源的输出端与高频全桥逆变电路的输入端连接，直流电压源的输入端与高频全桥逆变电路的输出端连接，所述松耦合单元原边补偿网络的一端与高频全桥逆变电路的一桥臂连接，其另一端与两线圈耦合单元的原边线圈一侧连接，两线圈松耦合单元原边线圈另一侧与高频全桥逆变电路的另一个桥臂连接，所述多个LED模块的两端分别与两线圈松耦合单元副边线圈的两侧连接。

进一步，所述松耦合单元原边补偿网络包括原边补偿电容器。

进一步，所述多个LED模块结构相同，均包括均流电容器及两个LED发光单元，所述均流电容器的一端分别与两个LED发光单元连接，均流电容器的另一端与两线圈松耦合单元副边线圈的一侧连接。

进一步，两个LED发光单元为反向并联。

进一步，所述LED发光单元包括LED串、滤波电容器和电力二极管。

进一步，高频全桥逆变电路的输出电压和电流同相位。