流-交流電壓變換器11 (即DC-AC逆變器），軟開關(guān)控制電路12和電能發(fā)射部分（電能發(fā) 射部分即圖1中磁共振網(wǎng)絡(luò)13)，其中，磁共振網(wǎng)絡(luò)13包括原邊發(fā)射線圈Ls和原邊諧振電 容Cs，這里，當(dāng)對電路參數(shù)要求不高或線路寄生電容較大的情況下，原邊諧振電容Cs可以 不需要，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可知，當(dāng)電路沒有設(shè)置諧振電容的情況下，需要在電能發(fā)射端設(shè) 置隔直電容對DC-AC逆變器輸出的直流偏置進(jìn)行隔離。
[0037] 具體的，所述DC-AC逆變器11可以為現(xiàn)有技術(shù)中的或改進(jìn)的多種實現(xiàn)方式，例如 可以為全橋逆變器、半橋逆變器、ClassD逆變器或ClassE逆變器等各種逆變電路，圖1中 以ClassD逆變器為例，所示DC-AC逆變器包括串聯(lián)的上開關(guān)管Q1和下開關(guān)管Q2,這里， 所述上開關(guān)管Q1和下開關(guān)管Q2為M0S場效應(yīng)晶體管，且兩者分別具有體二極管D1和D2。 本領(lǐng)域技術(shù)人員可知，上開關(guān)管Q1和下開關(guān)管Q2不限于上述晶體管，還可以為具有同樣功 能的獨(dú)立開關(guān)管和二極管組合形成。所述DC-AC逆變器11接收直流電壓Vd。以輸出具有預(yù) 設(shè)頻率的交流電壓Va。，所述預(yù)設(shè)頻率與所述非接觸電能傳輸裝置的系統(tǒng)工作頻率一致，記 為《。，所述無線電能傳輸裝置的系統(tǒng)工作頻率是根據(jù)電路結(jié)構(gòu)和效率要求預(yù)先設(shè)定的。
[0038] 在本實施例中，為提高系統(tǒng)的傳輸效率，所述原邊發(fā)射線圈Ls和原邊諧振電容Cs 的諧振頻率設(shè)置為與系統(tǒng)的工作頻率co。一致。所述原邊發(fā)射線圈Ls接收所述頻率為co。 的交流電壓以產(chǎn)生交變磁場，以向所述電能接收端傳輸能量，所述電能接收端中的副邊接 收線圈感應(yīng)所述原邊發(fā)射線圈產(chǎn)生的交變磁場，以獲得相應(yīng)的交變電壓，之后，整流濾波電 路將所述交變電壓轉(zhuǎn)換為合適的直流電壓供給輸出負(fù)載。
[0039] 進(jìn)一步的，本實施例中所述軟開關(guān)控制電路12具體包括第一電感L1，所述第一電 感的第一端連接至上開關(guān)管Q1和下開關(guān)管Q2的公共連接點(diǎn)，第二端與所述原邊發(fā)射線圈 Ls連接。這里，設(shè)所述第一電感的阻抗值為j?(jL=jV。
[0040] 根據(jù)圖1所示的電路結(jié)構(gòu)闡述本發(fā)明的軟開關(guān)控制原理：由于原邊發(fā)射線圈Ls和 原邊諧振電容Cs的諧振頻率為co。，因此，在非接觸電能傳輸系統(tǒng)工作過程中，當(dāng)系統(tǒng)頻率 為《 時，磁共振網(wǎng)絡(luò)的等效阻抗為零，這時，所述DC-AC逆變器的輸出等效阻抗Z為：
[0041] Z=jX+Zd(1)
[0042] 從式⑴中可以看出，無論輸出負(fù)載是否發(fā)生變化或者是當(dāng)電能接收端與電能發(fā) 射端的耦合發(fā)生變化時，DC-AC逆變器的輸出等效阻抗均呈感性阻抗，而根據(jù)感性阻抗的電 流滯后于電壓的特性，DC-AC逆變器中的開關(guān)管可以實現(xiàn)零電壓導(dǎo)通。具體為，當(dāng)上開關(guān)管 Q1導(dǎo)通，下開關(guān)管Q2關(guān)斷時，電感L1的兩端電流相位會滯后于電壓相位90°，之后，上開 關(guān)管Q1關(guān)斷，進(jìn)入死區(qū)時間區(qū)間，這時，因為第一電感L1電流不為零，電流通過第一電感 L1、原邊發(fā)射線圈Ls、諧振電容Cs和下開關(guān)管的體二極管D2續(xù)流，下開關(guān)管Q2的壓降會下 降至零，開通下開關(guān)管Q2,即實現(xiàn)了零電壓導(dǎo)通。根據(jù)同樣的原理，對于上開關(guān)管Q1，也可 以通過第一電感L1實現(xiàn)零電壓導(dǎo)通。
[0043] 需要補(bǔ)充的是，根據(jù)DC-AC逆變器中的電流Ia。公式：
[0044]
[0045] 從公式（2)中可以看出，當(dāng)輸出負(fù)載加重或者電能發(fā)射端和接收端的耦合變?nèi)?時，副邊等效阻抗Zd會增大，這樣，逆變器的工作電流lac相應(yīng)的降低，幫助逆變器中的開 關(guān)器件實現(xiàn)零電壓導(dǎo)通的能量也相應(yīng)地減少。因此，為了保證全工作周期內(nèi)均能實現(xiàn)ZVS， 需要合理選擇電感L1的感抗值或者調(diào)節(jié)開關(guān)管之間的死區(qū)時間，例如，當(dāng)逆變器的工作電 流lac降低，可以適當(dāng)減小第一電感L1的感抗值或是增加開關(guān)管之間的死區(qū)時間，以保證 在下開關(guān)管導(dǎo)通前壓降降至為零。
[0046] 通過上述的技術(shù)方案可知，本發(fā)明的軟開關(guān)控制電路調(diào)節(jié)DC-AC逆變器的輸出等 效阻抗，使其在工作過程的等效阻抗呈感性，根據(jù)感性阻抗的特性，逆變器中開關(guān)管在工作 過程中，可以在零電壓處導(dǎo)通，實現(xiàn)軟開關(guān)導(dǎo)通。本發(fā)明采用易控制的無源器件實現(xiàn)軟開關(guān) 導(dǎo)通，無需復(fù)雜的控制電路，能夠在高頻率情況下大大減小開關(guān)損耗，有效提高了系統(tǒng)工作 效率。
[0047] 參考圖2所示為依據(jù)本發(fā)明的電能發(fā)射端的第二實施例的電路框圖；本實施例中 的磁共振網(wǎng)絡(luò)13與上一實施例相同，在此不再重復(fù)闡述，在本實施方式中，所述DC-AC逆變 器11以全橋開關(guān)逆變器為例，如圖2所示，DC-AC逆變器11包括第一上開關(guān)管Q1、第二上 開關(guān)管Q3、第一下開關(guān)管Q2和第二下開關(guān)管Q4,本實施例中逆變器中的開關(guān)管均以具有體 二極管的晶體管為例但不限于此，如圖2所示，四個開關(guān)管的體二極管分別為Dl、D2、D3和 D4〇
[0048] 進(jìn)一步的，本實施例中的軟開關(guān)控制電路12包括第一電感L1和第一電容Cl，所述 第一電感L1的第一端連接所述全橋開關(guān)逆變器的第一輸出端，如圖2中A點(diǎn)，第二端接至 所述原邊發(fā)射線圈的第一端；所述第一電容C1的第一端與所述第一電感的第二端連接，第 二端連接所述全橋開關(guān)逆變器的第二輸出端，如圖2中B點(diǎn)。
[0049] 優(yōu)選的，本實施例中，所述第一電感L1和第一電容C1的諧振頻率設(shè)置為與所述預(yù) 設(shè)頻率《。一致，即有噸=，其中上為第一電感的感抗值乂為第一電容的容抗值， 定義第一電感L1的阻抗為：j〇(jL=jX第一電容C1的阻抗為：-jX。當(dāng)原邊發(fā)射線圈Ls和原邊諧振電容Cs的諧振頻率為co。，磁共振網(wǎng)絡(luò)的等效阻抗為零，則所述DC-AC逆變器的 輸出等效阻抗Z為：
[0050]
[0051] 從式⑶中可以看出，DC-AC逆變器的輸出等效阻抗呈感性阻抗，而根據(jù)感性阻抗 的電流滯后于電壓的特性，DC-AC逆變器中的開關(guān)管均可以實現(xiàn)零電壓導(dǎo)通。具體為，當(dāng)?shù)?一上開關(guān)管Q1和第二下開關(guān)管Q4導(dǎo)通，第一下開關(guān)管Q2和第二上開關(guān)管Q3關(guān)斷時，由于 逆變器的輸出等效阻抗為感性阻抗，感性阻抗的電流相位會滯后于電壓相位90°，之后，第 一上開關(guān)管Q1和第二下開關(guān)管Q4關(guān)斷，進(jìn)入死區(qū)時間區(qū)間，這時，第一電感L1電流不為 零，電流通過第一電感L1、原邊發(fā)射線圈Ls、諧振電容Cs、第一下開關(guān)管的體二極管D2和第 二上開關(guān)管的體二極管D3續(xù)流，第一下開關(guān)管Q2和第二上開關(guān)管Q3的壓降下降至零時， 開通第一下開關(guān)管Q2和第二上開關(guān)管Q3,即實現(xiàn)了零電壓導(dǎo)通。根據(jù)同樣的原理，對于第 一上開關(guān)管Q1和第二下開關(guān)管Q4,也可以通過第一電感L1和第一電容C1實現(xiàn)零電壓導(dǎo) 通。
[0052] 而根據(jù)電路工作原理，所述DC-AC逆變器的工作電流lac為：
[0053]
[0054] 從式⑷中看出，逆變器的工作電流lac受外界影響較小，當(dāng)輸出負(fù)載增加時，等 效阻抗Zd變大，DC-AC逆變器中的電流lac也相應(yīng)地增加，這時會更好的幫助逆變器中的開 關(guān)器件實現(xiàn)軟開關(guān)開通。相對于上一只有電感L的軟開關(guān)控制電路，本實施方式無需調(diào)節(jié) 開關(guān)管的死區(qū)時間，可以更好的實現(xiàn)軟開關(guān)，提高了工作效率。
[0055] 在上述實施例中，當(dāng)所述第一電感L1和第一電容C1的諧振頻率設(shè)置為co。時， 所述軟開關(guān)控制電路還同時能夠作為所述電能發(fā)射端的阻抗匹配電路，在專利申請?zhí)枮?201510011896.8的發(fā)明專利中，闡述了當(dāng)?shù)谝?