用于无线电能传输的新型补偿拓扑的制作方法

本发明涉及无线电能传输系统，具体地，涉及一种用于无线电能传输的新型补偿拓扑。

背景技术：

目前，谐振式无线电能传输系统广泛的应用在电动汽车、水下机器人、手机、无人机等各个工业领域。随着应用领域的不断扩大，对于无线电能传输系统的功率和效率的要求也越来越高，而补偿网络拓扑的结构对于功率和效率的影响都是很大的。传统的ss补偿网络拓扑结构虽然可以取得一定的性能，但是其传输功率不稳定，输出电流也不稳定，效率也不是很高，谐振频率容易受距离、负载的变化而变化。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于无线电能传输的新型补偿拓扑，可以很好的解决传输功率等级以及功率传输的稳定性问题，同时可以实现原边线圈电流和输出电流恒定，不随负载变化；通过参数的匹配，可以实现谐振频率与负载、线圈的距离无关等特性，同时效率也比较高；次级侧的回路结构简单，可以降低材料的成本，便于实际应用。

为了实现上述目的，本发明是通过以下技术来实现的，本发明包括依次相连的逆变器、t型结构、收发模块、补偿模块以及整流器；

所述逆变器连接至直流电源输出端，用于将直流电逆变为高频交流电后传输给t型结构；

所述t型结构，用于获得稳定的电流，以此来稳定发送端的传输功率；

所述收发模块，用于以无线方式将逆变的交流电传输至补偿模块；

所述补偿模块，用于获得稳定的电流，以此来稳定接收端的传输功率；

所述整流器，用于对接收端的交流电进行整流处理，输出相应的直流电。

优选地，在本发明的新型补偿拓扑中，所述收发模块包括：原边线圈、副边线圈、第一补偿电容c1、补偿模块，所述原边线圈与副边线圈之间留有间隙，所述间隙的距离越小，则收发模块的传输效率越高；所述原边线圈的一端连接至第一补偿电容c1的一端，所述第一补偿电容c1的另一端构成所述收发模块的第一输入端；所述原边线圈的另一端构成所述收发模块的第二输入端；所述副边线圈的一端连接至补偿模块的一端，所述补偿模块的另一端构成所述收发模块的第一输出端；所述电容c2的另一端构成所述收发模块的第二输出端。

优选地，在本发明的新型补偿拓扑中，所述t型结构包括：电感lt1、电感lt2以及电容ct1，所述电感lt1的一端构成所述t型结构的第一输入端，所述电感lt1的另一端分别连接至电感lt2的一端、电容ct1的一端；所述电感lt2的另一端连接至收发模块的第一输入端，所述电容ct1的另一端连接至收发模块的第二输入端。

优选地，在本发明的新型补偿拓扑中，所述补偿模块包括：电感lt3以及电容c2，所述电感lt3的一端构成所述补偿模块的第一输出端，所述电感lt3的另一端连接至电容c2的一端；所述电容c2的另一端连接至收发模块的第二输出端。

优选地，在本发明的新型补偿拓扑中，所述逆变器包括：开关s1、开关s2、开关s3、开关s4，开关s1的一端和开关s3的一端相连且构成直流电源的正输入端，开关s2的一端和开关s4的一端相连且构成直流电源的负输入端，开关s1的另一端与开关s2的另一端相连，开关s3的另一端与开关s4的另一端相连，其中：开关s1的另一端还连接至t型结构的第一输入端，开关s3的另一端还连接至收发模块的第二输入端。

优选地，在本发明的新型补偿拓扑中，所述整流器包括：二极管d1、二极管d2、二极管d3、二极管d4、电感l0、电容l0，电感l0的一端分别连接至二极管d1的负极、二极管d3的负极、电容c0的一端，电容c0的另一端分别连接至二极管d2的正极、二极管d4的正极，所述电感l0的另一端构成所述整流器的正电压输出端连接至电池的正极，所述电容c0的另一端构成所述整流器的负电压输出端连接至电池的负极；二极管d1的正极与二级管d2的负极相连，二极管d3的正极与二级管d4的负极相连，且二极管d1的正极连接至补偿模块的第一输出端，二极管d3的正极连接至收发模块的第二输出端。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、发明提供的无线电能传输系统中初级侧和次级侧回路的谐振频率与线圈之间的距离无关、与负载的情况无关；原边线圈的电流和次级侧输出的电流不随负载变化，在负载一定的情况下可保持恒定，实现了功率传输稳定的特性。

2、本发明中引入的导抗变换器可以很好的解决传输功率等级以及功率传输的稳定性问题，通过参数的匹配，可以实现谐振频率与负载、线圈的距离无关等特性，同时效率也比较高。

3、本发明中次级侧的回路结构简单，可以降低材料的成本，便于实际应用。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明提供的用于无线电能传输的新型补偿网络拓扑结构示意图；

图2为无线电能传输系统的结构框图；

附图中各部件的标记如下：101、原边线圈，102、副边线圈，103、整流器，104、逆变器，105、t型结构，106、补偿模块。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

具体地，如图1所示，包括：初级侧回路和次级侧回路；

所述初级侧回路包括：原边线圈l1，l1的第一端与第一补偿电容c1的第二端连接，l1的第二端与第一t型电容ct1的第一端连接，电容ct1的第二端与第一t型电感lt1的第二端和第二t型电感lt2的第一端连接，形成一个t型结构，电容c1和原边线圈l1串联在一起，t型结构串联在电压源和原边线圈中间；

所述次级侧回路包括：副边线圈l2，l2的第一端与电容c2的第一端以及电感lt3连接，l2的第二端与t型电容c2的第二端连接，补偿模块串联在电池和副边线圈中间；

上述为初级侧回路和次级侧回路构成无线电能传输系统的新型补偿网络拓扑结构，此外，还包括：

将直流电源转化为高频交流电的逆变器104以及将高频交流电转化为直流电的整流器103；直流电源与逆变器104连接，逆变器104与t型结构连接，t型结构与第一补偿电容和原边线圈形成的串联结构连接；副边线圈和补偿模块形成的串联结构连接后，补偿模块的第二端与整流器103连接。

逆变器104由4个mosfet开关组成(s1、s2、s3、s4)，s1和s2的第一端与直流电源的正极连接，s3和s4的第二端与直流电源的负极连接，s1和s2的第二端分别与s3和s4的第一端连接，同时第一t型电感lt1的第一端和s1的第二端连接，第一t型电容ct1的第二端和s4的第一端连接；

整流器103由4个快速恢复二极管组成(d1、d2、d3、d4)，d1和d3的正极分别连接d2和d4的负极，同时d1的正极与电感lt3的第二端连接，d1和d3的负极连接在一起，d2和d4的正极连接在一起，同时d4的负极与电容c2的第二端连接在一起，d3和d2的负极和正极与滤波电容co的第二端和滤波电感l0的第一端连接，滤波电容co的第一端和第二端与滤波电感l0的第一端连接和电池的负极连接，滤波电感的第二端与电池的正极连接。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。