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原文传递一种无线双向电能变换拓扑及其控制方法

专利名称：	一种无线双向电能变换拓扑及其控制方法
摘要：	本发明公开了一种无线双向电能变换拓扑及其控制方法，采用并联双输入和双输出的系统架构、LCC‑S和S‑LCC结合作为混合补偿网络、以及具有多种工作模式的线圈组成的原副边耦合模块，使得在磁耦合机构存在偏移距离的情况下，选择最佳的原副边耦合机构进行耦合。所提出的控制方法是通过控制通入原副边线圈中两个串联的第一单极性线圈和第二单极性线圈中电流的方向及有无，使原副边线圈工作在不同模式下，进而对原副边耦合机构进行切换，选取原副边线圈的偏移距离在不同原副边耦合机构下耦合系数最大的原副边耦合机构作为最佳耦合机构，大大提高了原副边线圈发生位置偏移时的能量传输效率以及系统的稳定性和抗偏移性。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	华中科技大学
发明人：	刘邦银;徐炜钰;李其琪;段善旭
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-18T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-08T00:00:00+0800
申请号：	CN201910647787.3
公开号：	CN110422061A
代理机构：	华中科技大学专利中心
代理人：	李智;廖盈春
分类号：	B60L53/12(2019.01);B;B60;B60L;B60L53
申请人地址：	430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号
主权项：	1.一种无线双向电能变换拓扑，其特征在于，包括原边发送模块、原副边耦合模块、副边接收模块；所述原边发送模块与所述副边接收模块关于所述原副边耦合模块呈中心对称，所述原边发送模块通过所述原副边耦合模块耦合至所述副边接收模块，所述原边发送模块的输出端与所述原副边线圈耦合模块的输入端相连，所述原副边线圈耦合模块的输出端与所述副边接收模块相连；所述原边发送模块用于采用并联双输入结构将直流电转换成交流电，并对所述原副边耦合模块中的自感和漏感进行补偿，输出功率稳定的交流电；所述原副边耦合模块用于基于电磁感应原理使所述原边发送模块与所述副边接收模块通过可控的耦合机构进行耦合，通过无线方式传输电能；所述副边接收模块用于采用并联双输出结构将补偿后功率稳定的交流电转换成直流电。 2.根据权利要求1所述的无线双向电能变换拓扑，其特征在于，所述原边发送模块包括原边高频全桥逆变电路、原边补偿网络；所述副边接收模块包括副边全桥整流滤波电路、副边补偿网络；所述原边高频全桥逆变电路与所述原边补偿网络串联，所述副边全桥整流滤波电路与所述副边补偿网络串联；所述原边高频全桥逆变电路用于采用并联结构，通过公共直流总线将双输入的直流电组合在一起，并将直流电转换成交流电；所述原边补偿网络和所述副边补偿网络由LCC-S拓扑和S-LCC拓扑结合的混合补偿拓扑结构构成，用于降低系统无功功率的消耗，平衡电路中感抗的影响，进一步地补偿由于耦合机构未对准带来的影响，避免耦合系数下降过快，产生近似恒定的功率输出；所述副边全桥整流滤波电路用于采用并联结构将交流电转换成双输出的直流电，双输出的直流电通过公共直流总线组合在一起输出。 3.根据权利要求2所述的无线双向电能变换拓扑，其特征在于，所述原边高频全桥逆变电路和所述副边全桥整流滤波电路分别包括第一逆变电路、第二逆变电路；其中，第一逆变电路与第二逆变电路并联。 4.根据权利要求1所述的无线双向电能变换拓扑，其特征在于，所述原副边耦合模块由原副边线圈构成，原边线圈包括原边第一单极性线圈、原边第二单极性线圈；副边线圈包括副边第一单极性线圈、副边第二单极性线圈；原边第一单极性线圈与原边第二单极性线圈串联，副边第一单极性线圈与副边第二单极性线圈串联。 5.根据权利要求4所述的无线双向电能变换拓扑，其特征在于，所述原边线圈包括单极性双线圈工作模式、双极性双线圈工作模式；所述副边线圈包括单极性单线圈工作模式、单极性双线圈工作模式、双极性双线圈工作模式。 6.一种无线双向电能变换拓扑控制方法，其特征在于，包括以下步骤： S1、将原边输入的直流电压转换为高频交流电压； S2、对存在偏移的原副边线圈建立有限元模型，得到不同原副边耦合机构下原副边线圈的偏移距离与耦合系数之间的关系； S3、获取高频交流电压，基于原副边线圈的偏移距离与耦合系数之间的关系，根据原副边线圈的偏移情况，得到最佳原副边耦合机构，经电磁感应耦合至副边，输出高频交流电压； S4、将副边获取的高频交流电压转换为直流电压输出。 7.根据权利要求6所述的无线双向电能变换拓扑，其特征在于，所述原副边耦合机构包括原边双极性双线圈副边单极性双线圈耦合机构、原边双极性双线圈副边双极性双线圈耦合机构、原双极性双线圈副边单极性单线圈耦合机构、原边单极性双线圈副边单极性双线圈耦合机构、原边单极性双线圈副边双极性双线圈耦合机构、原边单极性双线圈副边单极性单线圈耦合机构。 8.根据权利要求6所述的无线双向电能变换拓扑，其特征在于，所述最佳耦合机构为原副边线圈的偏移距离在不同原副边耦合机构下耦合系数最大的原副边耦合机构。 9.根据权利要求6所述的无线双向电能变换拓扑，其特征在于，通过控制原副边线圈中电流的方向及有无来控制原副边线圈的工作模式，从而使得所述无线双向电能变换拓扑切换到不同的原副边耦合机构。
所属类别：	发明专利