感 21的一端，第一諧振濾波電容18的另一端與第一諧振濾波電感19的另一端相連接，第二諧 振濾波電容20的另一端與第二諧振濾波電感21的另一端相連接，無線充電裝置的直流輸出 端口的兩個(gè)輸出端子分別連接充電負(fù)載22的兩個(gè)端子，第=霍爾電壓傳感器33的兩個(gè)輸入 端子分別與無線充電裝置的直流輸出端口的兩個(gè)輸出端子Si和S2相連接，第二信號(hào)檢測調(diào) 理電路2則尋第二霍爾電壓傳感器28、第=霍爾電壓傳感器33和第二霍爾電流傳感器12的輸 出信號(hào)進(jìn)行調(diào)理后送入第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器32,第二微處理器31接收來自第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器32的 數(shù)字信號(hào)并經(jīng)計(jì)算后產(chǎn)生全橋PWM整流器功率開關(guān)控制信號(hào)，該控制信號(hào)通過PWM整流器驅(qū) 動(dòng)電路30驅(qū)動(dòng)全橋PWM整流器的功率開關(guān)。
[0042]本實(shí)施例具體設(shè)計(jì)參數(shù)為:基于低頻PWM整流器及補(bǔ)償電容的無線充電裝置整流 電路1的輸入端電壓為電壓為220V，頻率為50化的交流電，第一濾波穩(wěn)壓電容2的電容值為 500化F，全橋逆變器直流母線電壓為100V，高頻逆變驅(qū)動(dòng)電路23提供頻率為20曲Z的驅(qū)動(dòng)信 號(hào)，發(fā)射電路諧振電容7的電容值為88nF，發(fā)射電路諧振線圈9的平均半徑為15cm，應(yīng)數(shù)為44 應(yīng)，自感值為719地，接收電路諧振線圈10的平均半徑為15cm，應(yīng)數(shù)為18應(yīng)，自感值為15化H， 發(fā)射電路諧振線圈9和接收電路諧振線圈10之間的距離為20cm，補(bǔ)償電容11的電容值取為 65化F，第二濾波穩(wěn)壓電容17的電容值為IOiiF，全橋PWM整流器的直流輸出電壓為173V，第一 諧振濾波電容18的電容值為1.27iiF，第一諧振濾波電感19的電感值為12.5iiH，第二諧振濾 波電容20的電容值為635nF，第二諧振濾波電感21的電感值為6.2扣H，負(fù)載電阻22的阻值為 20 Q，第一霍爾電流傳感器8和第二霍爾電流傳感器12均采用閉環(huán)霍爾電流傳感器，第一霍 爾電壓傳感器26、第二霍爾電壓傳感器28和第=霍爾電壓傳感器33均采用閉環(huán)霍爾電壓傳 感器，第一逆變功率開關(guān)3、第二逆變功率開關(guān)4、第=逆變功率開關(guān)5和第四逆變功率開關(guān)6 均采用型號(hào)為IRFP260N的M0SFET，第一整流功率開關(guān)13、第二整流功率開關(guān)14、第S整流功 率開關(guān)15和第四整流功率開關(guān)16均采用型號(hào)為IRFP264N的MOS陽T，高頻逆變驅(qū)動(dòng)電路23和 PWM整流器驅(qū)動(dòng)電路30均采用驅(qū)動(dòng)忍片IR2110,第一微處理器24及第二微處理器31均采用 32 位 STM32F103ZET6 微控制器。
[0043] 本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。
[0044] 應(yīng)該理解到的是:上述實(shí)施例只是對(duì)本發(fā)明的說明，而不是對(duì)本發(fā)明的限制，任何 不超出本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)的發(fā)明創(chuàng)造，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于低頻PWM整流器及補(bǔ)償電容的無線充電裝置，包括整流電路（1)，第一濾波穩(wěn)壓 電容(2)，第一逆變功率開關(guān)(3)，第二逆變功率開關(guān)(4)，第三逆變功率開關(guān)(5)，第四逆變 功率開關(guān)(6)，發(fā)射電路諧振電容(7)，第一霍爾電流傳感器(8)，發(fā)射電路諧振線圈（9)，接 收電路諧振線圈（10)，補(bǔ)償電容（11)，第二霍爾電流傳感器（12)，第一整流功率開關(guān)（13)， 第二整流功率開關(guān)（14)，第三整流功率開關(guān)(15)，第四整流功率開關(guān)（16)，第二濾波穩(wěn)壓電 容（17)，第一諧振濾波電容（18)，第一諧振濾波電感（19)，第二諧振濾波電容(20)，第二諧 振濾波電感(21)，負(fù)載電阻（22)，高頻逆變驅(qū)動(dòng)電路(23)，第一微處理器(24)，第一模數(shù)轉(zhuǎn) 換器(25)，第一霍爾電壓傳感器(26)，第一信號(hào)檢測調(diào)理電路(27)，第二霍爾電壓傳感器 (28)，第二信號(hào)檢測調(diào)理電路(29)，PWM整流器驅(qū)動(dòng)電路(30)、第二微處理器(31)，第二模數(shù) 轉(zhuǎn)換器(32)和第三霍爾電壓傳感器(33)，其特征在于發(fā)射電路諧振線圈（9)和接收電路諧 振線圈（10)相隔一定距離并同軸放置，整流電路（1)的兩個(gè)輸入端子為該無線充電裝置的 交流電源輸入端口，整流電路（1)的兩個(gè)輸出端子和第一濾波穩(wěn)壓電容(2)并聯(lián)，第一逆變 功率開關(guān)(3 )、第二逆變功率開關(guān)(4 )、第三逆變功率開關(guān)(5)和第四逆變功率開關(guān)(6)構(gòu)成 全橋逆變器，全橋逆變器的兩個(gè)直流輸入端子分別連接整流電路(1)的兩個(gè)輸出端子，全橋 逆變器的一個(gè)輸出端子與發(fā)射電路諧振電容(7)的一端相連接，發(fā)射電路諧振電容(7)的另 一端與發(fā)射電路諧振線圈(9)的一端相連接，發(fā)射電路諧振線圈（9)的另一端與第一霍爾電 流傳感器(8)的一個(gè)輸入端相連接，第一霍爾電流傳感器(8)的另一個(gè)輸入端與全橋逆變器 的另一個(gè)輸出端子相連接，第一霍爾電壓傳感器(26)的兩個(gè)輸入端子分別與全橋逆變器的 兩個(gè)輸出端子相連接，第一信號(hào)檢測調(diào)理電路(27)將第一霍爾電壓傳感器(26)和第一霍爾 電流傳感器(8)的輸出信號(hào)進(jìn)行調(diào)理后送入第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器(25)，第一微處理器(24)接收 來自第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器(25)的數(shù)字信號(hào)并經(jīng)計(jì)算后產(chǎn)生頻率可調(diào)的全橋逆變器功率開關(guān)方 波控制信號(hào)，該控制信號(hào)通過高頻逆變驅(qū)動(dòng)電路(23)驅(qū)動(dòng)全橋逆變器的功率開關(guān)，第一整 流功率開關(guān)（13 )、第二整流功率開關(guān)(14 )、第三整流功率開關(guān)（15 )、第四整流功率開關(guān)（16) 和第二濾波穩(wěn)壓電容（17)構(gòu)成全橋PWM整流器，全橋PWM整流器交流側(cè)的兩個(gè)輸入端子分別 連接補(bǔ)償電容（11)的一端和第二霍爾電流傳感器(12)的一個(gè)輸入端，補(bǔ)償電容（11)的另一 端與接收電路諧振線圈（10)的一端相連接，接收電路諧振線圈（10)的另一端與第二霍爾電 流傳感器(12)的另一輸入端相連接，第二霍爾電壓傳感器(28)的兩個(gè)輸入端子分別與接收 電路諧振線圈的兩個(gè)端子相連接，全橋PWM整流器直流側(cè)的兩個(gè)輸出端子也就是該無線充 電裝置的直流輸出端口的兩個(gè)輸出端子，其中一個(gè)輸出端子分別連接第一諧振濾波電容 (18) 的一端和第二諧振濾波電容(2 0)的一端，另一個(gè)輸出端子分別連接第一諧振濾波電感 (19) 的一端和第二諧振濾波電感(21)的一端，第一諧振濾波電容（18)的另一端與第一諧振 濾波電感（19)的另一端相連接，第二諧振濾波電容(20)的另一端與第二諧振濾波電感(21) 的另一端相連接，無線充電裝置的直流輸出端口的兩個(gè)輸出端子分別連接充電負(fù)載(22)的 兩個(gè)端子，第三霍爾電壓傳感器(33)的兩個(gè)輸入端子分別與無線充電裝置的直流輸出端口 的兩個(gè)輸出端子相連接，第二信號(hào)檢測調(diào)理電路(29)將第二霍爾電壓傳感器(28)、第三霍 爾電壓傳感器(33)和第二霍爾電流傳感器（12)的輸出信號(hào)進(jìn)行調(diào)理后送入第二模數(shù)轉(zhuǎn)換 器(32)，第二微處理器(31)接收來自第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器(32)的數(shù)字信號(hào)并經(jīng)計(jì)算后產(chǎn)生全橋 PWM整流器功率開關(guān)控制信號(hào)，該控制信號(hào)通過PWM整流器驅(qū)動(dòng)電路(30)驅(qū)動(dòng)全橋PWM整流 器的功率開關(guān)。2. 如權(quán)利要求1所述的基于低頻PWM整流器及補(bǔ)償電容的無線充電裝置，其特征在于發(fā) 射電路高頻逆變電源頻率選擇范圍為20kHz至300kHz。3. 如權(quán)利要求1所述的基于低頻PWM整流器及補(bǔ)償電容的無線充電裝置，其特征在于發(fā) 射電路諧振線圈（9)和接收電路諧振線圈（10)采用空芯圓盤形線圈或空芯環(huán)形集中線圈， 所述線圈均由高品質(zhì)因數(shù)利茲線繞制而成。4. 如權(quán)利要求1所述的基于低頻PWM整流器及補(bǔ)償電容的無線充電裝置，其特征在于發(fā) 射電路諧振電容(7)和補(bǔ)償電容(11)采用高穩(wěn)定性的高壓瓷片電容。5. 如權(quán)利要求1-4任何一項(xiàng)所述的基于低頻PWM整流器及補(bǔ)償電容的無線充電裝置，其 特征在于發(fā)射電路和接收電路采用準(zhǔn)確度為0.5%、頻帶寬度為DC-lOOkHz的霍爾電壓傳感 器和電流傳感器。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于低頻PWM整流器及補(bǔ)償電容的磁耦合諧振式無線充電裝置，包括整流電路，濾波穩(wěn)壓電容，逆變功率開關(guān)，發(fā)射電路諧振電容，霍爾電流傳感器，發(fā)射電路諧振線圈，接收電路諧振線圈，補(bǔ)償電容，整流功率開關(guān)，諧振濾波電容，諧振濾波電感，負(fù)載電阻，高頻逆變驅(qū)動(dòng)電路，微處理器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器，霍爾電壓傳感器，信號(hào)檢測調(diào)理電路，PWM整流器驅(qū)動(dòng)電路；本發(fā)明不但實(shí)現(xiàn)了發(fā)射回路和接收回路的諧振，而且還能利用補(bǔ)償電容調(diào)節(jié)充電裝置直流電壓輸出范圍，同時(shí)大大降低了功率開關(guān)器件的工作頻率和損耗，擴(kuò)展了系統(tǒng)工作頻率區(qū)間，并且增加了諧振線圈的設(shè)計(jì)自由度。
【IPC分類】H02J7/00, H02J50/12
【公開號(hào)】CN105703450
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610247153
【發(fā)明人】謝岳, 王曉坤
【申請(qǐng)人】中國計(jì)量大學(xué)
【公開日】2016年6月22日
【申請(qǐng)日】2016年4月15日