[发明专利]低压大电流三级式可拓展无线电能传输电路及控制方法

权利要求书

1.一种低压大电流三级式可拓展无线电能传输电路，其特征在于，包括：输入级、线圈级和输出级，其中：

所述输入级，包括多个逆变模块和对应的多个输入变压器模块；每个逆变模块分别与电压输入端和对应的输入变压器模块输入侧连接，输入变压器模块在输出侧串联；

所述线圈级，包括线圈级发射侧的发射线圈模块和对应的发射线圈补偿网络，以及线圈级接收侧的接收线圈模块和对应的接收线圈补偿网络，所述发射线圈模块包括多层发射线圈，所述发射线圈补偿网络包括公共LC谐振腔和与每层发射线圈对应的发射补偿电容，所述接收线圈模块包括多层接收线圈，所述接收线圈补偿网络包括与每层接收线圈对应的接收补偿电容；每层发射线圈的一端与对应的发射补偿电容串联后并联于第一发射连接点，每层发射线圈的另一端连接于第二发射连接点，第一发射连接点和第二发射连接点与所述公共LC谐振腔连接，所述公共LC谐振腔与串联后的输入变压器模块输出侧的两端连接；每层接收线圈的一端与对应的接收补偿电容串联后并联于第一接收连接点，每层发射线圈的另一端连接于第二接收连接点，第一接收连接点和第二接收连接点分别与串联后的输出变压器模块输入侧的两端连接；

所述输出级，包括多个整流模块和对应的多个输出变压器模块；每个整流模块分别与电压输出端和对应的输出变压器模块输出侧连接，输出变压器模块在输入侧串联。

2.根据权利要求1所述的低压大电流三级式可拓展无线电能传输电路，其特征在于，所述谐振腔包括谐振电感和谐振电容，所述谐振电容的两端分别于第一发射连接点和第二发射连接点连接，所述谐振电感的一端与串联后的输入变压器模块输出侧的一端连接，所述谐振电感的另一端与第一发射连接点连接。

3.根据权利要求1所述的低压大电流三级式可拓展无线电能传输电路，其特征在于，发射线圈和接收线圈采用方形平面线圈。

4.根据权利要求3所述的低压大电流三级式可拓展无线电能传输电路，其特征在于，发射线圈和接收线圈采用利兹线，绕制方式为从最外匝向内绕制。

5.根据权利要求4所述的低压大电流三级式可拓展无线电能传输电路，其特征在于，在发射线圈和接收线圈的最外层铺设磁芯。

6.根据权利要求5所述的低压大电流三级式可拓展无线电能传输电路，其特征在于，距径比为0.8至1.2。

7.根据权利要求1所述的低压大电流三级式可拓展无线电能传输电路，其特征在于，逆变模块采用全桥逆变电路拓扑，整流模块采用有源桥式整流电路拓扑。

8.一种三级式可拓展无线电能传输电路的控制方法，其特征在于，采用根据权利要求1至7任一项所述的低压大电流三级式可拓展无线电能传输电路，包括：

当电路输出端的输出电压高于额定电压时，调节输入级逆变桥的内移相角进行电压调节；所述逆变桥，指所有逆变模块组成的结构；

当电路输出端的输出电压低于额定电压时，调节输出级整流桥的内移相角进行电压调节；所述整流桥，指所有整流模块组成的结构。

9.根据权利要求8所述的三级式可拓展无线电能传输电路的控制方法，其特征在于，通过分别调节发射补偿电容和接收补偿电容，对同侧不同线圈支路的阻抗进行调节，减小线圈之间的环流。

10.根据权利要求9所述的三级式可拓展无线电能传输电路的控制方法，其特征在于，采用根据权利要求2至7任一项所述的低压大电流三级式可拓展无线电能传输电路，包括：

发射线圈补偿网络的谐振条件如下：

ω_sL_f＝1/ω_sC_f＝ω_sL_eq-total，

其中，ω_s表示谐振角频率，L_f表示谐振电感，C_f表示谐振电容，L_eq-total表示发射线圈模块和相应的发射补偿电容串联后再并联的等效电感；

接收线圈补偿网络的谐振条件如下：

ω_sL_eq-sm＝1/ω_sC_sm，L_eq-sm＝L_sm+∑^M_{i＝1，i≠m}M_mi，

其中，L_eq-sm表示接收线圈模块的等效电感，C_sm表示第m层接收线圈L_sm对应连接的接收补偿电容，M_mi表示第m层接收线圈与第i层接收线圈之间的互感，m＝1,2,……，M。