并联有一 个二极管，分别为Dn-D14，每个MOS管都对应有一个寄生电容，分别为Cn-C14;4个MOS管及 与其并联的二极管和电容构成H桥的4个垂直桥臂；中间横向桥臂包括串联的两个电感Q 和L2，电感LdPL2串联后与电感L^并联，并联后的整体再与电容Ci串联。谐振电容Ci和谐振
【主权项】
1.基于CLL谐振变换的电磁共振式无线充电装置，其特征是，包括AC/DC整流模块； 所述AC/DC整流模块的输入端连接三相电源，输出端并联发射端稳压滤波电容后连接 CLL谐振变换模块； 所述CLL谐振变换模块的输出端连接有发射端耦合谐振线圈，CLL谐振变换模块中的 电感电容与发射端耦合谐振线圈组成发射端谐振电路； 发射端耦合谐振线圈与接收端耦合谐振线圈实现耦合作用； 接收端親合谐振线圈串联接收端谐振电路电谷后连接接收端AC/DC整流|吴块； 所述接收端耦合谐振线圈与接收端谐振电路电容构成接收端谐振电路，接收由谐振耦 合磁场传递来的能量； 所述接收端AC/DC整流模块的输出端并联接收端稳压滤波电容后为蓄电池充电；接收 端稳压滤波电容对接收端AC/DC整流模块得到的直流电进行滤波，滤去高频交流部分； 所述AC/DC整流模块和CLL谐振变换模块中MOS管的开关接受微控制器驱动信号的控 制，使CLL谐振变换模块的高频逆变频率、发射端谐振电路的谐振频率和接收端谐振电路 的谐振频率三者一致，以使发射端与接收端电路达到共振。
2.如权利要求1所述基于CLL谐振变换的电磁共振式无线充电装置，其特征是，所述 AC/DC整流模块为双向AC/DC整流模块；所述双向AC/DC整流模块是由6个MOS管％-〇6构 成的三相桥式全控整流电路；通过微控制器控制MOS管的占空比，实现对直流侧电压Vin的 调节。
3.如权利要求1所述基于CLL谐振变换的电磁共振式无线充电装置，其特征是，所述发 射端稳压滤波电容包括串联的两个电容Cn，Ci2，对双向AC/DC整流模块得到直流电进行滤 波，滤去高频交流信号，Cn的正极连接双向AC/DC整流模块输出的高压侧，Ci2的正极与Cn 的负极相连，Ci2的负极连接双向AC/DC整流模块输出的低压侧。
4.如权利要求1所述基于CLL谐振变换的电磁共振式无线充电装置，其特征是，所述 CLL谐振变换模块为H全桥电路，包括4个MOS管Qn-Q14，每个MOS管并联有一个二极管，分 别为Dn-D14，每个MOS管都对应有一个寄生电容，分别为Cn-C14;4个MOS管及与其并联的二 极管和电容构成H桥的4个垂直桥臂；中间横向桥臂包括串联的两个谐振电感LdPL2，电 感LJPL2串联后与谐振电感L^并联，并联后的整体再与谐振电容Ci串联。
5.如权利要求4所述基于CLL谐振变换的电磁共振式无线充电装置，其特征是，所述 CLL谐振变换模块具有两种谐振频率，一种是由谐振电容q和谐振电感Li产生的谐振频 率，即
另一种则是由谐振电容Q和谐振电感LpU产生的谐振频率f2，即
'其中Leq为电感LnU并联等效的谐振电感，
6.如权利要求4所述基于CLL谐振变换的电磁共振式无线充电装置，其特征是，电感L2 为发射端耦合谐振线圈，与电容q和电感LpU组成发射端谐振电路，利用发射端耦合谐振 线圈与接收端耦合谐振线圈的高耦合，将高频交流电能量发射出去。
7. 如权利要求1所述基于CLL谐振变换的电磁共振式无线充电装置，其特征是，所述接 收端AC/DC整流模块为4个二极管DfD4构成的单相全桥整流电路，将接收到的高频交流整 流成直流。
8. 如权利要求1所述基于CLL谐振变换的电磁共振式无线充电装置，其特征是，所述微 控制器产生脉冲宽度调制PWM信号，用于控制MOS管的开关； 所述微控制器还包括电压检测电路，电压检测电路将采集的电池组端电压、充电电流 及输入直流母线的电压，通过模数转换端口送到微控制器的CPU。
9. 一种如权利要求1-8任一项权利要求所述的基于CLL谐振变换的电磁共振式无线充 电装置的控制方法，其特征是，包括以下步骤： 第一步，微控制器通过电压检测电路获取输入直流母线的电压，并控制双向AC/DC整 流模块中MOS管Qi-Qe的占空比实现输入直流母线电压的稳定； 第二步，微控制器通过控制CLL谐振变换模块中MOS管Qn-Q14的切换，将直流电逆变成 交流电； 第三步，发射端耦合谐振线圈将CLL谐振变换模块的逆变能量发射出去，并通过高频 谐振耦合磁场，传输到接收端耦合谐振线圈； 第四步，接收端耦合谐振线圈接收到高频交流电后经过接收端AC/DC整流模块进行整 流，再由接收端稳压滤波电容进行稳压和滤波，最后对蓄电池进行充电； 第五步，微控制器通过电压检测电路获取蓄电池的端电压和充电电流，并控制CLL谐 振变换模块MOS管的占空比，实现设定的充电电流和过充保护功能。
10. 如权利要求9所述基于CLL谐振变换的电磁共振式无线充电装置的控制方法，其特 征是，所述第二步中，微控制器控制CLL谐振变换模块中MOS管Qn-Q14的切换频率工作在频 率4和f2之间，实现零电压、零电流开关逆变。
【专利摘要】本发明公开了一种基于CLL谐振变换的电磁共振式无线充电装置及控制方法；微控制器获取直流母线电压，并控制双向AC/DC整流模块中MOS管的占空比实现输入直流母线电压的稳定；微控制器通过控制CLL谐振变换模块中MOS管的切换，将直流电逆变成交流电；发射端耦合谐振线圈将CLL谐振变换模块的逆变能量发射出去，传输到接收端耦合谐振线圈；接收端耦合谐振线圈接收到高频交流电后经过接收端AC/DC整流模块进行整流，稳压滤波后对蓄电池进行充电；微控制器获取蓄电池的端电压和充电电流，并控制CLL谐振变换模块MOS管的占空比，实现设定的充电电流和过充保护功能。能工作在零电压和零电流开关下，有效降低了开关损耗，提高了能量传输效率；减小了无线传输装置体积。
【IPC分类】H02J17-00, H02J7-02
【公开号】CN104578345
【申请号】CN201510036912
【发明人】张承慧, 商云龙, 李超群, 崔纳新, 张奇, 李泽元, 韩尧
【申请人】山东大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月23日