[发明专利]一种适用于任意锂电池的无线充电器

摘要

本发明公开了一种适用于任意锂电池的无线充电器，属于锂电池无线充电的技术领域。该无线充电器以双边LCC补偿电路为拓扑，通过设计一套补偿参数找到至少两个不同的频率点，实现零无功功率并满足任意锂电池充电所需的恒流和恒压，为实现先恒压后恒流的工作模式，首先通过电流环控制系统工作于恒流模式，然后在锂电池电压达到其恒压充电阈值时切换至电压环，接着通过电压环控制系统工作于恒压模式。该无线充电器无需在原边侧和副边侧级联直流变换器，无需对前级或后级DC/DC变换器的二次调压，减少成本，降低系统复杂度，提高系统可靠性。

主权项

1.一种适用于任意锂电池的无线充电器，无线充电器采用基于双边LCC补偿网络的无线电能传输系统，该系统包括：高频全桥逆变电路(1)、由原边补偿电感和原边并联补偿电容及原边串联补偿电容组成的T型原边LCC补偿网络(2)、松耦合变压器(3)、由副边补偿电感和副边并联补偿电容及副边串联补偿电容组成的T型副边LCC补偿网络(4)、全桥整流滤波电路(5)，高频全桥逆变电路(1)的输入端接直流母线，原边补偿电感和原边并联补偿电容所组成的串联支路的两端分别与高频全桥逆变电路(1)的两桥臂中点连接，原边并联补偿电容和原边串联补偿电容所组成的串联支路的两端分别与松耦合变压器(3)原边绕组的两端连接，副边并联补偿电容和副边串联补偿电容所组成的串联支路的两端分别与松耦合变压器(3)副边绕组的两端连接，副边并联补偿电容和副边补偿电感所组成的串联支路的两端分别与全桥整流滤波电路(5)的两桥臂中点连接，全桥整流滤波电路(5)的输出端接任意锂电池；其特征在于，根据锂电池先恒流后恒压的充电需求以及给定的直流母线电压确定无线电能传输系统满足锂电池先恒流后恒压充电需求时的工作频率及补偿网络的补偿参数，具体包括如下两个方案：方案一：首先，根据给定的直流母线电压V_DC、锂电池充电所需恒流I_BAT、锂电池充电所需恒压V_BAT、松耦合变压器参数确定原边补偿电感的电感值L₁、副边补偿电感的电感值L₂、系统输出锂电池充电所需恒流时的角频率ω_CC、系统输出锂电池充电所需恒压时的角频率ω_CV，然后，根据系统输出锂电池充电所需恒流时的角频率ω_CC确定原边并联补偿电容的电容值C_P1、原边串联补偿电容的电容值C_P2、副边并联补偿电容的电容值C_S1、副边串联补偿电容的电容值C_S2，此时，松耦合变压器参数满足边界条件：且方案二：首先，根据给定的直流母线电压V_DC、锂电池充电所需恒流I_BAT、锂电池充电所需恒压V_BAT、松耦合变压器参数确定原边补偿电感的电感值L₁、副边补偿电感的电感值L₂、系统输出锂电池充电所需恒流时的角频率ω_CC、系统输出锂电池充电所需恒压时的角频率ω_CV，然后，根据系统输出锂电池充电所需恒流时的角频率ω_CC确定原边并联补偿电容的电容值C_P1、原边串联补偿电容的电容值C_P2、副边并联补偿电容的电容值C_S1、副边串联补偿电容的电容值C_S2，此时，松耦合变压器参数满足边界条件：且其中，k为松耦合变压器的耦合系数，L_P、L_S分别为松耦合变压器的原边自感的电感值、副边自感的电感值，ξ₁为原边补偿电感的电感值和松耦合变压器原边自感的电感值的比值，ξ₂为副边补偿电感的电感值和松耦合变压器副边自感的电感值的比值，0<ξ₁<1,0<ξ₂<1，D为高频全桥逆变电路中开关管驱动信号的占空比。