CN110816321A - 一种无线充电发射装置，发射方法及无线充电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种无线充电发射装置、发射方法及无线充电系统。其中发射装置包括：补偿电路，逆变电路，发射线圈，阻抗调节电路和控制器。所述阻抗调节电路包括超前桥臂阻抗调节电路和滞后桥臂阻抗调节电路，所述超前桥臂阻抗调节电路和所述滞后桥臂阻抗调节电路分别包括电感支路，所述电感支路包括至少一个可控电感支路，每个所述可控电感支路包括至少一个电感和至少一个开关。通过控制器控制可控电感支路开关的导通或关断，对阻抗调节电路注入超前桥臂和滞后桥臂的感性电流的大小进行调节，以使超前桥臂和滞后桥臂的可控开关管实现零电压开关，提高无线充电系统的效率和互操作性。

Description

一种无线充电发射装置，发射方法及无线充电系统
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种无线充电发射装置、发射方法及无线充电系统。
背景技术
随着现代社会能源短缺和环境污染问题的加剧，电动汽车作为新能源汽车受到了各界的广泛关注。电动汽车是以车载动力电池组为能源来驱动车辆行驶。但现有电动汽车大多受到动力电池组容量的限制，行驶里程较短，同时电动汽车的动力电池组充电时间较长，而且充电站较少，因此导致电动汽车还没有大范围应用和普及。
电动汽车的充电方式目前包括接触式充电和无线充电，而无线充电方式由于使用方便，无火花以及触电危险，因此无线充电成为未来电动汽车的发展方向。
下面结合附图1介绍无线充电系统的工作原理。
参见图1，该图为一种无线充电系统的示意图。
无线充电系统包括无线充电发射装置和无线充电接收装置。
其中，无线充电发射装置位于发射端，无线充电接收装置位于接收端。
发射端包括：逆变器H1、发射端补偿电路100和发射线圈Ct；
逆变器H1包括可控开关管S1-S4，逆变器H1用于将直流电源输出的直流电逆变为交流电。其中S1，S2为滞后桥臂，S3，S4为超前桥臂，其中同一个周期内超前桥臂的电压相位超前于滞后桥臂的电压相位。
发射线圈Ct，用于将逆变器H1输出的交流电以交变磁场的形式进行发射。
接收端包括：接收线圈Cr、接收端补偿电路200和整流器H2。
整流器H2包括可控开关管Q1-Q4。
接收线圈Cr，用于以交变磁场的形式接收发射线圈Ct发射的电磁能量。
整流器H2，用于将接收线圈Cr输出的交流电整流为直流电输出给负载。
其中，接收端的控制器300与发射端的控制器400进行无线通讯。
由于不同的无线充电标准，不同的车型等，导致无线充电系统的接收端所反射到发射端的反射阻抗有可能为阻容性，进而导致其等效输出阻抗呈现一定的阻容性。
目前，为了提高无线充电的互操作性和充电效率，希望H1中的可控开关管实现零电压开关(ZVS，Zero Voltage Switching)以此来降低可控开关管工作时的功耗。具体可以通过调节H1的输入电压使H1在所有工况下实现ZVS。但是，调节H1的输入电压需要在H1的输入端额外增加直流变换电路，这样将会增加无线充电发射装置的体积和成本。另外，通过调节H1移相也可以实现H1的输出电压的调节。但是，不能保证在H1的各种输出电压下可控开关管都可以实现ZVS，而可控开关管一旦失去ZVS就会导致H1的开关损耗比较大，甚至损坏。
发明内容
为了解决现有技术中存在的以上技术问题，本申请提供了一种无线充电发射装置，发射方法即无线充电系统。通过控制器控制可控电感支路开关的导通或关断，对阻抗调节电路流入超前桥臂和滞后桥臂的感性电流的大小进行调节，以使超前桥臂和滞后桥臂的可控开关管实现零电压开关，降低可控开关管损耗，提高无线充电的效率的同时提高其互操作性，即兼容性。
以下从多个方面介绍本申请，容易理解的是，该以下多个方面的实现方式可互相参考。
第一方面，本申请实施例提供一种无线充电发射装置，包括：逆变电路，补偿电路，发射线圈，阻抗调节电路，和控制器。所述逆变电路，用于将输入直流电转变为交流电。所述逆变电路包括超前桥臂和滞后桥臂，其中同一个周期内所述超前桥臂的电压相位超前于所述滞后桥臂的电压相位，所述超前桥臂和所述滞后桥臂分别包括可控开关管。所述补偿电路，用于将所述交流电进行补偿后发送给所述发射线圈。所述发射线圈，用于将所述补偿电路输出的交流电通过交变磁场形式进行发射。所述阻抗调节电路包括超前桥臂阻抗调节电路和滞后桥臂阻抗调节电路。所述超前桥臂阻抗调节电路第一端连接所述超前桥臂的可控开关管。所述滞后桥臂阻抗调节电路第一端连接所述滞后桥臂的可控开关管。所述超前桥臂阻抗调节电路和所述滞后桥臂阻抗调节电路分别包括电感支路，所述电感支路包括至少一个可控电感支路，每个所述可控电感支路包括至少一个电感和至少一个开关。所述控制器，通过控制所述超前桥臂阻抗调节电路中所述可控电感支路的开关的导通或关断，对流入所述超前桥臂的感性电流的大小进行调节，使所述超前桥臂的可控开关管实现零电压开关；通过控制所述滞后桥臂阻抗调节电路中所述可控电感支路的开关的导通或关断，对流入滞后桥臂的感性电流的大小进行调节，使所述滞后桥臂的可控开关管实现零电压开关。可见，通过对超前和滞后桥臂阻抗调节电路中电感支路的电流大小的调节，确保超前桥臂和滞后桥臂的可控开关管可以实现零电压开关，不但降低了可控开关管的损耗，而且提高了无线充电发射装置的充电的效率及兼容性。
根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述超前桥臂阻抗调节电路和所述滞后桥臂阻抗调节电路的电感支路还分别包括至少一个固定电感支路，所述固定电感支路包括至少一个电感。固定电感支路不受开关的控制，可以直接为超前和滞后桥臂注入感性电流，因此，通过对可控电感支路和固定电感支路的合理选择和搭配，可以在可控开关管实现零电压开关的同时能够为注入超前和滞后桥臂的感性电流构建合理的电流梯度。
根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述超前桥臂和所述滞后桥臂的可控开关管各包括两个上、下开关管，所述超前桥臂阻抗调节电路第一端连接所述超前桥臂的两个上、下开关管的中点；所述滞后桥臂阻抗调节电路的第一端连接所述滞后桥臂的两个上、下开关管的中点，所述超前桥臂阻抗调节电路和所述滞后桥臂阻抗调节电路的第二端分别与电源的正母线、负母线或母线中点中的一个相连接。
根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述阻抗调节电路还包括至少一个隔直电容，所述超前桥臂阻抗调节电路和所述滞后桥臂阻抗调节电路的第二端分别通过所述隔直电容与电源的正母线、负母线或母线中点中的一个相连接。所述隔直电容可以滤除阻抗调节电路中的直流电成分，减小超前和滞后桥臂中的电流有效值增加量，进而降低超前和滞后桥臂中可控开关管的导通损耗以及开关损耗。
根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述阻抗调节电路还包括至少一个第一隔直电容和至少一个第二隔直电容，所述超前桥臂阻抗调节电路和所述滞后桥臂阻抗调节电路的第二端分别通过所述至少一个第一隔直电容与电源的正母线相连接，通过所述至少一个第二隔直电容与电源的负母线相连接。所述第一，第二隔直电容可以滤除阻抗调节电路中的直流电成分，减小超前和滞后桥臂中的电流有效值增加量，进而降低超前和滞后桥臂中可控开关管的导通损耗以及开关损耗。
根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述阻抗调节电路还包括至少一个第一隔直电容、至少一个第二隔直电容和至少一个第三隔直电容，所述超前桥臂阻抗调节电路和所述滞后桥臂阻抗调节电路的第二端分别与所述至少一个第一隔直电容的第一端相连，所述至少一个第一隔直电容的第二端通过所述至少一个第二隔直电容与电源的正母线相连接，所述至少一个第一隔直电容的第二端通过所述至少一个第三隔直电容与电源的负母线相连接。所述第一，第二，第三隔直电容可以滤除阻抗调节电路中的直流电成分，减小超前和滞后桥臂中的电流有效值增加量，进而降低超前和滞后桥臂中可控开关管的导通损耗以及开关损耗。
根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述超前桥臂阻抗调节电路还包括至少一个隔直电容，所述超前桥臂阻抗调节电路的电感支路通过所述至少一个隔直电容与电源的正母线、负母线或母线中点中的一个相连接。所述隔直电容可以滤除阻抗调节电路中的直流电成分，减小超前和滞后桥臂中的电流有效值增加量，进而降低超前桥臂中可控开关管的导通损耗以及开关损耗。
根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述超前桥臂阻抗调节电路还包括至少一个第一隔直电容和至少一个第二隔直电容，所述超前桥臂阻抗调节电路的电感支路通过所述至少一个第一隔直电容与电源的正母线相连接，通过所述至少一个第二隔直电容与电源的负母线相连接。所述第一，第二隔直电容可以滤除阻抗调节电路中的直流电成分，减小超前和滞后桥臂中的电流有效值增加量，进而降低超前桥臂中可控开关管的导通损耗以及开关损耗。
根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述超前桥臂阻抗调节电路还包括至少一个第一隔直电容、至少一个第二隔直电容和至少一个第三隔直电容，所述超前桥臂阻抗调节电路的电感支路通过所述至少一个第一隔直电容、所述至少一个第二隔直电容与电源的正母线相连接，所述超前桥臂阻抗调节电路的电感支路通过所述至少一个第一隔直电容、所述至少一个第三隔直电容与电源的负母线相连接。所述第一，第二，第三隔直电容可以滤除阻抗调节电路中的直流电成分，减小超前桥臂中的电流有效值增加量，进而降低超前和滞后桥臂中可控开关管的导通损耗以及开关损耗。
根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述补偿电路包括LCC，或LCL。
根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述超前桥臂阻抗调节电路还包括至少一个二极管箝位电路，所述超前桥臂阻抗调节电路的所述可控电感支路与所述超前桥臂阻抗调节电路的所述至少一个二极管箝位电路相连，所述超前桥臂阻抗调节电路的二极管箝位电路包括第一二极管和第二二极管，所述超前桥臂阻抗调节电路的可控电感支路中的电感和开关的连接点与所述第一二极管的阳极、所述第二二极管的阴极分别连接。利用两个二极管形成二极管箝位电路，当具有二极管箝位电路的超前桥臂阻抗调节电路的电感支路的开关断开时，能够为该超前桥臂阻抗调节电路的电感支路中的电感提供续流通路，并且能够维持该超前桥臂阻抗调节电路的电感支路中电感和开关的公共端的电压稳定在安全范围内，具有保护电路的作用。
根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述滞后桥臂阻抗调节电路还包括至少一个二极管箝位电路，所述滞后桥臂阻抗调节电路的所述可控电感支路与所述滞后桥臂阻抗调节电路的所述至少一个二极管箝位电路相连，所述滞后桥臂阻抗调节电路的二极管箝位电路包括第三二极管和第四二极管，所述滞后桥臂阻抗调节电路的可控电感支路中的电感和开关的连接点与所述第三二极管的阳极、所述第四二极管的阴极分别连接。利用两个二极管形成二极管箝位电路，当具有二极管箝位电路的滞后桥臂阻抗调节电路的电感支路的开关断开时，能够为该滞后桥臂阻抗调节电路的电感支路中的电感提供续流通路，并且能够维持该滞后桥臂阻抗调节电路的电感支路中电感和开关的公共端的电压稳定在安全范围内，具有保护电路的作用。
根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述控制器用于获得流入所述补偿电路的电流；根据所述流入所述补偿电路的电流，控制所述无线充电发射装置的超前桥臂阻抗调节电路中可控电感支路的开关的导通或关断来改变流出所述无线充电发射装置的超前桥臂的电流，使所述超前桥臂的可控开关管实现零电压开关。以上介绍的根据补偿电路的电流直接控制电感支路通断的情况，节省了预先的仿真过程，而是控制器直接获取通过电流检测电路进行电流检测得到的补偿电路的电流，准确性更符合实际产品且更具有时效性。
根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述控制器用于获得流入所述补偿电路的电流与预设电流的差值，根据所述差值控制所述超前桥臂阻抗调节电路中的电感支路中开关的导通或关断。无论是否已经存在闭合的电感支路时，可以根据获取流入补偿电路的电流，将流入补偿电路的电流与预设电流做差，根据差值来控制电感支路的通断情况。
根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述控制器用于获得超前桥臂的可控开关管关断时刻到开通时刻期间内由所述超前桥臂可控开关管的中点流入所述补偿电路的电流。
根据第一方面，在一种可能的实现方式中，所述控制器用于根据所述超前桥臂的可控开关管关断时刻到实际开通时刻期间内流出所述超前桥臂的电流、以及所述超前桥臂阻抗调节电路电感支路的电流，获得流入所述补偿电路的电流。当已经存在闭合的电感支路时，可以通过超前桥臂的电流及超前桥臂阻抗调节电路电感支路的电流来间接获取流入补偿电路的电流。
关断时刻为可控开关管从导通到关断所对应的时刻；开通时刻为可控开关管从关断到导通所对应的时刻。其中，实际操作中，开关管实际关断时刻和实际开通时刻可能会比控制器所发出关断时刻和开通时刻的信号多一个延迟时间。因此，本申请实施例从关断时刻到开通时刻的期间为包括信号延迟时间在内的从关断时刻到开通时刻的最长期间。
以上介绍的根据补偿电路电流直接控制超前桥臂阻抗调节电路的电感支路通断的实现方式，同样也适用于根据补偿电路电流对滞后桥臂阻抗调节电路的电感支路通断进行控制。
第二方面，本申请实施例提供一种无线充电发射装置的控制方法包括：获得流入所述无线充电发射装置的补偿电路的电流；根据所述流入所述补偿电路的电流，控制所述无线充电发射装置的超前桥臂阻抗调节电路中可控电感支路的开关的导通或关断来改变流出所述无线充电发射装置的超前桥臂的电流，使所述超前桥臂的可控开关管实现零电压开关。本申请实施例中通过增加电感支路，控制器可以控制各个电感支路中开关的通断，进而调节阻抗调节电路呈现出不同的电感大小，来改变向超前桥臂注入的感性电流大小，从而使超前桥臂的可控开关管实现ZVS。由于控制器可以控制电感支路接入，也可以控制电感支路断开，即根据逆变电路实际运行时的需要来控制电感支路是否接入，有些工况，逆变电路的超前桥臂自身可以实现ZVS，因此不需求接入任何电感支路，此时控制器可以控制所有电感支路断开，从而避免电感支路接入造成额外功耗；有些工况，为了确保与各种无线充电接收装置的互操作性的同时实现逆变电路超前桥臂可控开关管的ZVS，超前桥臂阻抗调节电路中也可直接接入固定电感支路。因此，该控制方式控制灵活，针对不同的工况，可以在需要接入时实现ZVS，在超前桥臂不需要接入电感支路时，控制可控电感支路断开，从而降低功耗。并且控制器切换电感支路的过程不影响无线充电发射装置的功率传输，提高了无线充电发射装置的稳定性与可靠性。
根据第二方面，在一种可能的实现方式中，获得流入所述补偿电路的电流与预设电流的差值，根据所述差值控制所述超前桥臂阻抗调节电路中的电感支路中开关的导通或关断。无论是否已经存在闭合的电感支路时，可以直接获取流入补偿电路的电流，将流入补偿电路的电流与预设电流做差，根据差值来控制电感支路的通断情况。
根据第二方面，在一种可能的实现方式中，获得超前桥臂的可控开关管从关断时刻到实际开通时刻期间内由所述超前桥臂可控开关管的中点流入所述补偿电路的电流。
根据第二方面，在一种可能的实现方式中，根据所述超前桥臂的可控开关管从关断时刻到开通时刻期间内流出所述超前桥臂的电流、以及所述超前桥臂阻抗调节电路电感支路的电流，获得流入所述补偿电路的电流。当已经存在闭合的电感支路时，可以通过超前桥臂的电流及超前桥臂阻抗调节电路电感支路的电流来间接获取流入补偿电路的电流。
关断时刻为可控开关管从导通到关断所对应的时刻；开通时刻为可控开关管从关断到导通所对应的时刻。其中，实际操作中，开关管实际关断时刻和实际开通时刻会比控制器所发出关断时刻和开通时刻的信号多一个延迟时间。因此，本申请实施例从关断时刻到开通时刻的期间为包括信号延迟时间在内的从关断时刻到开通时刻的最长期间。
以上介绍的根据补偿电路电流控制超前桥臂阻抗调节电路的电感支路通断的实现方式，同样也适用于根据补偿电路电流对滞后桥臂阻抗调节电路的电感支路通断进行控制。
第三方面，本申请实施例提供一种无线充电系统，包括无线充电接收装置和第一方面所述任一实现方式提供的无线充电发射装置；所述无线充电接收装置用于接收所述无线充电发射装置发射的交变磁场，并将所述交变磁场转换为直流电提供给用电设备。由于该无线充电系统包括了以上介绍的无线充电发射装置，降低了该无线充电发射装置的开关损耗，提升了无线充电发射的效率，提高了无线充电发射装置的稳定性与可靠性。
第四方面，本申请实施例提供了一种用电设备，包括耗电元件、电池以及无线充电接收装置；无线充电接收装置，用于接收以上的无线充电发射装置发射的交变磁场；无线充电接收装置用于将交变磁场转换为直流电为电池进行充电；电池用于为耗电元件供电。该用电设备可以为电动汽车，其中无线充电接收装置可以位于电动汽车上，无线充电发射装置可以位于地面。
由于该用电设备可以利用以上介绍的第一方面所述任一实现方式提供的无线充电发射装置进行充电，该用电设备在无线充电过程中的具有较高的稳定性与安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为现有技术提供的一种无线充电系统的示意图；
图2a为本申请实施例提供的电动汽车无线充电系统示意图；
图2b为图2a提供的电动汽车无线充电系统的结构示意图；
图2c为本申请装置实施例一提供的一种无线充电发射装置的示意图；
图3a为本申请装置实施例二无线充电发射装置的超前和滞后桥臂阻抗调节电路分别包括一个电感支路的电路图；
图3b为图3a对应的移相角度较大时的波形关系示意图；
图3c为图3a对应的移相角度较小时的超前桥臂波形关系示意图；
图3d为图3a对应的移相角度较小时的滞后桥臂波形关系示意图；
图3e为本申请实施例二提供的超前和滞后桥臂阻抗调节电路包括一条电感支路时超前桥臂中的电流I1a与移相角度的关系曲线图；
图4为本申请实施例三提供的超前和滞后桥臂阻抗调节电路分别包括两个电感支路的电路图；
图5a为本申请实施例四提供的超前和滞后桥臂阻抗调节电路分别包括一个可控电感支路和一个固定电感支路的电路图；
图5b为本申请实施例四提供的超前和滞后桥臂阻抗调节电路分别包括两个可控电感支路和一个固定电感支路的电路图；
图6a为本申请实施例五提供的一种超前和滞后桥臂阻抗调节电路分别包括一个可控电感支路且可控电感支路上存在二极管箝位电路的电路图；
图6b为阻抗调节电路包括两个可控电感支路且第一可控电感支路上存在二极管箝位电路的电路图；
图6c为阻抗调节电路包括两个可控电感支路且第二可控电感支路上存在二极管箝位电路的电路图；
图6d为阻抗调节电路包括两个可控电感支路且每个可控电感支路均存在二极管箝位电路的电路图；
图6e为阻抗调节电路包括两个可控电感支路和一个固定电感支路且每个电感支路均存在二极管箝位电路的电路图；
图7a为本申请实施例六提供的一种阻抗调节电路的第一端连接直流电源的直流母线中点的电路图；
图7b为本申请装置实施例六提供的另一种无线充电发射装置的电路图；
图7c为本申请装置实施例六提供的再一种无线充电发射装置的电路图；
图7d为本申请装置实施例六提供的又一种无线充电发射装置的电路图；
图7e为本申请装置实施例六提供的另一种无线充电发射装置的电路图；
图7f为本申请装置实施例六提供的又一种无线充电发射装置的电路图；
图7g为本申请装置实施例六提供的超前或滞后桥臂阻抗调节电路包括一个隔直电容的电路图；
图7h为本申请装置实施例六提供的超前或滞后桥臂阻抗调节电路包括两个隔直电容的电路图；
图7i为本申请装置实施例六提供的超前或滞后桥臂阻抗调节电路包括三个隔直电容的电路图；
图8为本申请实施例提供的一种无线充电的控制方法的流程图；
图9为本申请实施例提供的一种无线充电系统的示意图；
图10为本申请实施例提供的一种用电设备的示意图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本申请实施例提供的技术方案，下面先介绍无线充电发射装置的应用场景。
参见图2a，该图为本申请实施例提供的电动汽车无线充电系统的示意图。
该无线充电系统至少可以包括：电动汽车1000和无线充电站1001。电动汽车1000可以包括无线充电接收装置1000a，无线充电站1001可以包括无线充电发射装置1001a。
目前，无线充电系统的充电过程是通过位于电动汽车1000中的无线充电接收装置1000a 和位于无线充电站1001中的无线充电发射装置1001a共同工作，来进行非接触式充电。
无线充电站1001具体可以为固定无线充电站、固定无线充电停车位或无线充电道路等。无线充电发射装置1001a可以设置在地面上或者埋于地面下(图2a所示为无线充电发射装置 1001a埋于地面之下时的情况)，可对位于其上方的电动汽车1000进行无线充电。
无线充电接收装置1000a可以集成在电动汽车1000的底部，当电动汽车1000进入无线充电发射装置1001a的无线充电范围时，即可通过无线充电方式对电动汽车1000进行充电。无线充电接收装置1000a的功率接收天线和整流电路可以集成在一起，也可以分离，分离时整流电路中的整流器通常放在车内。
无线充电发射装置1001a的功率发射天线和逆变器可以集成在一起，也可以分离，此外，非接触式充电可以是无线充电接收装置1000a和无线充电发射装置1001a通过电场或磁场耦合方式进行无线能量传输，具体可为电场感应、磁感应、磁共振或无线辐射方式，本申请实施例对此不做具体限制。进一步地，电动汽车1000和无线充电站1001还可以双向充电，即无线充电站1001通过供电电源向电动汽车1000充电，也可以由电动汽车1000向供电电源放电。
参见图2b，该图为图2a提供的电动汽车无线充电系统的结构示意图。
图2b示出的无线充电发射装置1001a包括：发射变换模块1001a1、功率发射天线1001a2、发射控制模块1001a3、通讯模块1001a4、认证管理模块1001a5和存储模块1001a6。
无线充电接收装置1000a包括：功率接收天线1000a2、接收控制模块1000a3、接收变换模块1000a1、车辆通讯模块1000a4、储能管理模块1000a5和储能模块1000a6。此外，接收变换模块1000a1可以通过储能管理模块1000a5和储能模块1000a6连接，将接收到的能量用于对储能模块1000a6充电，进一步用于电动汽车的驱动。需要说明的是，储能管理模块1000a5和储能模块1000a6可以位于无线充电接收装置1000a的内部，也可以位于无线充电接收装置1000a外部，本申请实施例对此不作具体限制。
发射变换模块1001a1可以与外部电源连接，将从外部电源中获取的交流电或直流电转换为高频交流电，当外部电源的输入为交流电时，发射变换模块1001a1至少包括功率因数校正单元和逆变器；当外部电源的输入为直流电时，发射变换模块1001a1至少包括逆变器。其中，功率因数校正单元用于使无线充电系统的输入电流相位与电网电压相位一致，减小无线充电系统的谐波含量，提高功率因数值，以减少无线充电系统对电网的污染，提高可靠性，功率因数校正单元还可用于根据后级需求，升高或者降低功率因数校正单元的输出电压。逆变器用于将功率因数校正单元输出的电压转换成高频交流电压后作用在功率发射天线1001a2上，高频交流电压可以提高发射效率及传输距离。图2b 以无线充电发射装置1001a外接外部电源为例，可以理解的是，电源还可以是处于无线充电发射装置1001a内部的电源。
功率发射天线1001a2用于将发射变换模块1001a1输出的交流电以交变磁场的形式进行发射。
发射控制模块1001a3可以根据实际无线充电的发射功率需求，控制发射变换模块1001a1的电压、电流和频率变换参数调节，以控制功率发射天线1001a2中高频交流电的电压和电流输出调节。
通讯模块1001a4和车辆通讯模块1000a4用于实现无线充电发射装置1001a和无线充电接收装置1000a之间的无线通讯，包括功率控制信息、故障保护信息、开关机信息、交互认证信息等。一方面，无线充电发射装置1001a可以接收无线充电接收装置1000a 发送的电动汽车的属性信息、充电请求和交互认证信息等信息；另一方面，无线充电发射装置1001a还可向无线充电接收装置1000a发送无线充电发射控制信息、交互认证信息、无线充电历史数据信息等。具体地，上述无线通讯的方式可以包括但不仅限于蓝牙 (Bluetooth)、无线宽带(WIreless-Fidelity，WiFi)、紫蜂协议(Zigbee)、射频识别技术 (Radio FrequencyIdentification，RFID)、远程(Long Range，Lora)无线技术、近距离无线通信技术(NearField Communication，NFC)中的任意一种或多种的组合。进一步地，通讯模块1001a4还可以与电动汽车的所属用户的智能终端进行通讯，所属用户通过通讯功能实现远程认证和用户信息传输。
认证管理模块1001a5用于无线充电系统中无线充电发射装置1001a与电动汽车的交互认证和权限管理。
存储模块1001a6用于存储无线充电发射装置1001a的充电过程数据、交互认证数据 (例如交互认证信息)和权限管理数据(例如权限管理信息)等，其中，交互认证数据和权限管理数据可为出厂设置也可为用户自行设置的，本申请实施例对此不作具体限制。
功率接收天线1000a2，用于以交变磁场的形式接收功率发射天线1001a2发射的电磁能量。无线充电系统中的功率发射天线1001a2和功率接收天线1000a2的补偿电路的结构组合形式有S-S型、P-P型、S-P型、P-S型、LCL-LCL型、LCL-P型等，本申请实施例对此不作具体限制。另外，为了实现无线充电系统的双向充电功能，该无线充电系统中的无线充电发射装置1001a和无线充电接收装置1000a还可同时包含功率接收天线和功率发射天线，具体可为独立式，也可为集成式。
接收变换模块1000a1，用于把功率接收天线1000a2所接收的电磁能量转换成为储能模块1000a6充电所需要的直流电压和直流电流。接收变换模块1000a1至少包括补偿电路和整流器，其中整流器将功率接收天线所接收的高频谐振电流和电压转换成直流电压和直流电流。
接收控制模块1000a3能够根据实际无线充电的接收功率需求，控制接收变换模块1000a1的电压、电流和频率变换参数调节。
无线充电发射装置1001a的逆变器包括逆变电路和补偿电路，其中逆变电路用于将直流电源输出的直流电逆变为交流电。目前，为了提高无线充电的效率和互操作性，希望无线充电发射装置的逆变电路中的可控开关管实现ZVS，以此来降低可控开关管工作时的功耗。具体可以通过调节逆变器的输入电压，保持移相角度不变，从而使逆变器在所有工况下实现ZVS。但是，调节逆变器的输入电压需要在逆变器的输入端额外增加直流变换电路，这样将会增加无线充电发射装置的体积和成本。此外，通过调节逆变器移相可以实现逆变器的输出电压的调节，但对于超前和滞后桥臂不能保证逆变器在各种输出电压(不同移相角度)下都可以实现零电压开关，尤其当接收端所反射到发射端的反射阻抗成阻容性时，更难保证可控开关管实现ZVS,而可控开关管一旦失去零电压开关就会导致逆变器的开关损耗比较大，甚至损坏。
为了解决现有技术存在的上述问题，本申请提供了一种无线充电发射装置，该装置包括阻抗调节电路和控制器，其中阻抗调节电路包括超前桥臂阻抗调节电路和滞后桥臂阻抗调节电路，所述超前桥臂阻抗调节电路和滞后桥臂阻抗调节电路分别包括一个电感支路，每个电感支路包括至少一个可控电感支路，每个可控电感支路包括至少一个电感和至少一个开关，所有电感支路相互并联或串联。超前和滞后桥臂阻抗调节电路的第一端分别连接超前和滞后桥臂，超前和滞后桥臂阻抗调节电路的第一端分别连接直流电源的输出端口，利用超前和滞后桥臂阻抗调节电路为超前和滞后桥臂注入感性电流，增大超前和滞后桥臂的感性电流成分。控制器用于控制电感支路中开关的导通或关断来改变流出所述超前和滞后桥臂的电流，即控制器，通过控制导通的电感支路的数目，进而控制注入超前和滞后桥臂的电流大小，从而使所述超前和滞后桥臂的可控开关管实现零电压开关。在保证超前和滞后桥臂的可控开关管可以实现零电压开关的前提下，避免因接入的电感数目过多导致功耗增加，同时，控制器切换电感支路的过程不需要中断无线充电发射装置的功率传输，提高了无线充电发射装置的稳定性与可靠性。本申请的以下说明中可控开关管实现零电压开关即可控开关管实现 ZVS。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
装置实施例一：
参见图2c，该图为本申请装置实施例一提供的一种无线充电发射装置的示意图。
本申请实施例提供的无线充电发射装置位于发射端，用于将直流电源输入的直流电转换为交变磁场后发送给无线充电接收装置，无线充电发射装置可以应用于电动汽车领域，用于为电动汽车进行充电，而无线充电接收装置可以位于电动汽车上。
该装置包括：逆变电路201、发射线圈202、阻抗调节电路203、控制器204和补偿电路 206。
逆变电路201将直流电源输出的直流电逆变为交流电，逆变电路201包括超前桥臂和滞后桥臂，其中，同一个周期内超前桥臂的电压相位超前于滞后桥臂的电压相位。
补偿电路206将逆变电路201输出的交流电进行补偿后发送给发射线圈202。
图2c中以逆变电路201包括可控开关管S1-S4为例，其中包括可控开关管S3和S4的桥臂为超前桥臂，包括可控开关管S1和S2的桥臂为滞后桥臂。
发射线圈202将交流电以交变磁场的形式进行发射。
阻抗调节电路203包括超前桥臂阻抗调节电路和滞后桥臂阻抗调节电路，所述超前桥臂阻抗调节电路和滞后桥臂阻抗调节电路分别包括至少一个电感支路，其中电感支路包括可控电感支路和固定电感支路，每个可控电感支路包括至少一个电感和至少一个开关，每个固定电感支路包括至少一个无开关控制的电感，其中超前桥臂阻抗调节电路的各电感支路之间相互并联或串联，滞后桥臂阻抗调节电路的各电感支路之间也相互并联或串联，超前和滞后桥臂阻抗调节电路的第一端分别连接超前和滞后桥臂的中点，超前和滞后桥臂阻抗调节电路的第二端分别连接直流电源205的输出端口，即图2c中可控开关管S1和S2之间的中点B及 S3和S4之间的中点A。通过将超前和滞后桥臂阻抗调节电路分别与超前和滞后桥臂的中点A，B连接，能够为超前和滞后桥臂注入感性电流，增大超前和滞后桥臂的感性电流成分。所述中点为两个上、下开关管的公共端。
控制器204可以控制电感支路中开关的导通或关断来改变流出所述超前和滞后桥臂的电流，以使超前和滞后桥臂的可控开关管实现ZVS。
可以理解的是，本申请提供的控制器相当于图2b中的发射控制模块1001a3。
使超前和滞后桥臂的可控开关管S1-S4实现ZVS，需要使流出超前和滞后桥臂中点的电流的相位滞后于逆变电路201的超前和滞后桥臂输出电压(超前和滞后桥臂中点相对于逆变器负母线的压差)的相位，即超前和滞后桥臂输出电压的负载呈现为感性。在调节逆变电路201的移相角度时，会改变流出超前和滞后桥臂的中点电流和逆变电路201的超前和滞后桥臂电压之间的相位关系，进而改变超前和滞后桥臂负载的电抗性。另外当接收端反射到发射端的反射阻抗可能为阻容性时，发射端的等效输出阻抗的电抗性也有可能改变，进而也会改变超前和滞后桥臂负载的电抗性。当超前和滞后桥臂由感性电路转变为容性电路时，可控开关管S1-S4不能实现ZVS，本申请通过电感支路向超前或滞后桥臂中注入合适的感性电流，以使超前或滞后桥臂中的电流相位保持滞后于逆变电路201 的超前或滞后桥臂输出电压的相位。
可以理解的是，超前和滞后桥臂阻抗调节电路中包括的电感支路的数量可以继续拓展至更多，以使在不同移相角度下超前和滞后桥臂的可控开关可以实现ZVS。通过控制器控制每条可控电感支路中开关的通断，改变接通的可控电感支路的个数(包括0个)，进而改变阻抗调节电路为超前和滞后桥臂注入的感性电流的大小。进一步的，通过对每条可控和固定电感支路中电感的电感量进行合理选择，能够为注入超前或滞后桥臂的感性电流建立合理的电流梯度，使为超前或滞后桥臂注入的感性电流与移相角度的匹配更加精确，避免当超前或滞后桥臂的可控开关已经实现ZVS时，超前或滞后桥臂中的电流增大过多而加剧超前或滞后桥臂上的可控开关管的导通损耗和开关损耗。
其中，当电感支路为多个时，每个电感支路中电感的电感值可以相等，也可以不相等，具体可以根据需要来设置，本申请中不做具体限定。而且，每个可控电感支路中的开关类型可以相同，也可以不同。例如，开关类型可以为以下任意一种：继电器、断路器、接触器、绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)或金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor，MOS)管。每条可控电感支路可以包括多个电感并联或串联，电感与开关的连接关系也可为并联或者串联。
本申请实施例提供的无线充电发射装置添加了阻抗调节电路和控制器。阻抗调节电路包括超前桥臂阻抗调节电路和滞后桥臂阻抗调节电路，所述超前桥臂阻抗调节电路和滞后桥臂阻抗调节电路分别包括至少一个电感支路，
所述电感支路包括可控电感支路和固定电感支路，每个可控电感支路包括至少一个电感和至少一个开关，每个固定电感支路包括至少一个无开关控制的电感，其中超前桥臂阻抗调节电路的固定各电感支路和可控电感支路之间相互并联或串联，滞后桥臂阻抗调节电路的各固定电感支路和可控电感支路之间也相互并联或串联，超前和滞后桥臂阻抗调节电路的第一端分别连接超前和滞后桥臂的中点，超前和滞后桥臂阻抗调节电路的第二端分别连接直流电源205的输出端口。
控制器用于控制可控电感支路中开关的导通或关断来改变流出所述超前和滞后桥臂的电流，即控制器，通过控制导通的可控电感支路的数目，进而控制注入超前和滞后桥臂的电流大小，从而使所述超前和滞后桥臂的可控开关管实现ZVS。在需要向超前或滞后桥臂注入感性电流时，控制器才控制超前或滞后桥臂阻抗调节电路接入超前或滞后桥臂。当超前和滞后桥臂阻抗调节电路包括多个可控电感支路时，控制器可以控制各个可控电感支路中开关通断以实现超前或滞后桥臂阻抗调节电路呈现的电感的大小不同，超前或滞后桥臂阻抗调节电路的电感大小不同，则向超前或滞后桥臂注入的感性电流大小不同。控制器切换可控电感支路的过程不影响无线充电发射装置的功率传输，提高了无线充电发射装置的稳定性与可靠性。
装置实施例二：
下面分别以超前和滞后桥臂阻抗调节电路包括至少一个可控电感支路为例介绍工作原理。
无论超前桥臂阻抗调节电路包括一个可控电感支路还是包括多个可控电感支路，控制器控制超前桥臂阻抗调节电路的闭合和断开可以通过控制器根据超前桥臂的可控开关管关断时刻流入补偿电路的电流或者流出超前桥臂的电流，控制超前桥臂阻抗调节电路中开关的导通或关断。所述关断时刻为可控开关管从导通到关断所对应的时刻；开通时刻为可控开关管从关断到导通所对应的时刻。其中，实际操作中，开关管实际关断时刻和实际开通时刻会比控制器所发出关断时刻和开通时刻的信号多一个延迟时间。因此，本申请实施例从关断时刻到开通时刻的期间为包括信号延迟时间在内的从关断时刻到开通时刻的最长期间。
可控电感支路均未接入时，流入补偿电路的电流与流出超前桥臂的电流相等。但是，当有电感支路接入时，则流入补偿电路的电流与流出超前桥臂的电流不相等。
控制器根据超前桥臂的可控开关管关断时刻流入补偿电路的电流或者流出超前桥臂的电流，控制超前阻抗调节电路中开关的导通或关断。
滞后桥臂阻抗调节电路包括至少一个可控电感支路的工作原理与超前桥臂阻抗调节电路的工作原理类似，控制器根据滞后桥臂的可控开关管关断时刻流入补偿电路的电流或者流出滞后桥臂的电流，控制滞后桥臂阻抗调节电路中开关的导通或关断。
参见图3a，该图为本申请实施例二提供的一种阻抗调节电路包括超前和滞后桥臂阻抗调节电路，所述超前和滞后桥臂阻抗调节电路分别包括一个可控电感支路的电路图。
本实施例提供的电路中还包括电流检测电路208。
该电流检测电路208用于检测超前和滞后桥臂的可控开关管关断时刻流入补偿电路的电流或者流出超前和滞后桥臂的电流，并将检测的所述超前和滞后桥臂的可控开关管关断时刻流入补偿电路的电流或者流出超前和滞后桥臂的电流发送给控制器。
其中逆变电路201、发射线圈202、直流电源205和补偿电路206的说明可参见前文，以电流流出超前或滞后桥臂的方向为正方向，电压的正方向如图所示，在此不再赘述。
由于超前或滞后桥臂阻抗调节电路分别仅包括一个电感支路且电感支路断开连接时，流入补偿电路的电流与流出超前或者滞后桥臂的电流大小相等，因此，下面以电流检测电路 208检测流入补偿电路的电流为例进行介绍。
本实施例中，超前桥臂阻抗调节电路203的电感支路包括串联的电感La和开关Ka，电感La的第一端连接直流电源205的输出端口M，电感La的第二端通过开关Ka连接超前桥臂的中点A，即连接于可控开关管S3和S4之间，因为此时超前桥臂阻抗调节支路中仅包括一条电感支路,图3a中并未示出控制器，控制器控制该电感支路中开关Ka的导通或关断。
图3a中超前桥臂中的关断电流为I1a，电感支路中的电流为ILa，流入补偿电路206的电流为I2a，即I2a为逆变电路201的输出电流，三者之间存在如下关系：
I1a＝ILa+I2a (1)
参见式(1)，当电感支路关断时，ILa＝0，此时超前桥臂中的关断电流I1a与流入补偿电路的电流I2a相等。当电感支路导通时，电感支路为超前桥臂注入感性电流ILa，可以影响超前桥臂中电流I1a的成分。具体还可以参见图3b及图3c所示的波形关系示意图，图中θa表示移相角度。所述移相角度是指超前桥臂的中点电压和滞后桥臂的中点电压之间的相位差。
此时控制器通过控制电感支路开关的通断进而控制电感支路是否向超前桥臂注入感性电流ILb。
类似的，图3a中滞后桥臂中的关断电流为I1b，电感支路中的电流为ILb，流入补偿电路206的电流为I2b，即I2b也为逆变电路201的输出电流，三者之间存在如下关系：
I1b＝ILb+I2b (2)
参见式(2)，当电感支路关断时，ILb＝0，此时滞后桥臂中的关断电流I1b与流入补偿电路的电流I2b相等。当电感支路导通时，电感支路为滞后桥臂注入感性电流ILb，可以影响滞后桥臂中电流I1b的成分。具体还可以参见图3b，图3c及图3d所示的波形关系示意图，图中θb表示移相角度。
此时控制器通过控制电感支路开关的通断进而控制电感支路是否向滞后桥臂注入感性电流ILb。
其中逆变电路201的输出电流I2，I2a＝-I2b＝I2 (3)
以电流流出超前或滞后桥臂的方向为正方向，预先确定逆变电路处于不同的输出功率下，超前或滞后桥臂的关断电流能够使超前或滞后桥臂的可控开关管实现ZVS时的最大值设置为预设电流I0(I0<0)，可以理解的是，预设电流也可以根据实际需要进行适当调整，例如可以选择小于I0但与I0较为接近的某一电流值为预设电流，也可以根据补偿电路的电容电压来调节预设电流。
当电流检测电路208检测超前桥臂的可控开关管关断时刻流入补偿电路的电流为I3，可以理解的是，当电感支路均未接通时，电流I3与流出超前桥臂的电流相等，控制器将I3与预设电流I0进行比较，当I3>I0时，超前桥臂的可控开关管不能实现ZVS，控制器控制电感支路接通，电感支路向超前桥臂的中点注入感性电流以使滞后桥臂的可控开关管实现ZVS。I3<I0时，超前桥臂的可控开关管已经能够实现ZVS，控制器关断该电感支路以降低功耗。类似的，电流检测电路208检测滞后桥臂可控开关管关断时刻流入补偿电路的电流并与预设电流I0进行比较，控制器控制电感支路是否需要接通以实现ZVS。
另外，在逆变电路的输出功率确定的情况下，还可以根据移相角度来控制电感支路的通断。
控制器根据输出功率查找移相角度与滞后桥臂的可控开关管关断时刻流出超前或滞后桥臂的电流之间的对应关系；不同的输出功率对应不同的对应关系；通过查找出的对应关系获得逆变电路当前的移相角度位于的移相角度区间，根据移相角度区间控制可控电感支路中开关的导通或关断，不同的移相角度区间对应导通不同数目的电感支路。
电感支路未接通时，流出超前或滞后桥臂的电流与流入补偿电路的电流的绝对值I2相等。以电流流出超前或滞后桥臂的方向为正方向，预先建立逆变电路在不同输出功率下的移相角度与超前及滞后桥臂的可控开关管关断时刻流出超前或滞后桥臂的电流的对应关系，即该对应关系同时为逆变电路在不同输出功率下的移相角度与流入补偿电路的电流 I2的对应关系，不同的输出功率对应不同的对应关系。为了方便描述，下面以超前和滞后桥臂的关断电流分别代表超前和滞后桥臂的可控开关管关断时刻流出超前和滞后桥臂的电流。具体实现时，对应关系可以利用曲线或者表格来实现，例如不同的输出功率对应不同的曲线，该曲线为移相角度与超前或滞后桥臂的关断电流的二维曲线，即二维曲线表征了移相角度与滞后桥臂的关断电流的对应关系。
需要说明的是，逆变电路201的输出功率在不考虑无线充电发射装置与无线充电接收装置之间的传输效率的情况下，逆变电路201的输出功率等价于无线充电接收装置的输出功率，一般传输效率小于100％，逆变电路的输出功率与无线充电接收装置的输出功率之间存在一定的换算关系。因此，也可以理解为，控制器根据逆变电路201当前的移相角度和无线充电接收装置的输出功率，控制该电感支路中开关的导通或关断。其中，无线充电接收装置的输出功率即为无线充电系统的输出功率。
在逆变电路的输出功率确定的情况下，可以根据移相角度来控制电感支路的通断。
如图3b所示，具体为当移相角度较大时，流入补偿电路206的电流I2(即逆变电路201的输出电流)的相位已经滞后于逆变电路201的超前桥臂输出电压U1(超前桥臂中点相对于负母线的电压)的相位，当超前桥臂中的电流I1a为流入补偿电路206的电流I2时，可控开关管S3和S4已经可以实现ZVS。同样的，流入补偿电路206的电流I2(即逆变电路201的输出电流)的相位已经滞后于逆变电路201的滞后桥臂输出电压U2(滞后桥臂中点相对于负母线的电压)的相位，当滞后桥臂中的电流I1b为流入补偿电路206 的电流I2时，可控开关管S1和S2已经可以实现ZVS，此时控制器控制超前和滞后桥臂电感支路的开关Ka,Kb断开，电感支路不向滞后桥臂注入感性电流ILa,ILb，以避免电感接入带来功耗。
如图3c所示，当移相角度较小时，流入补偿电路206的电流I2的相位超前于逆变电路201的超前桥臂输出电压U1的相位，超前桥臂的可控开关管S3和S4不能实现ZVS，此时控制器控制电感支路的开关Ka闭合，使电感支路为超前桥臂注入感性电流ILa，感性电流ILa与流入补偿电路206的电流I2a进行叠加，以使超前桥臂中电流的相位滞后于逆变电路201的超前桥臂输出电压U1的相位，从而使超前桥臂的可控开关管S3和S4实现ZVS。
如图3d所示，当移相角度较小时，流入补偿电路206的电流I2的相位超前于逆变电路201的滞后桥臂输出电压U2的相位，滞后桥臂的可控开关管S1和S2不能实现ZVS，此时控制器控制电感支路的开关Kb闭合，使电感支路为滞后桥臂注入感性电流ILb，感性电流ILb与流入补偿电路206的电流I2b进行叠加，以使滞后桥臂中电流的相位滞后于逆变电路201的滞后桥臂输出电压U2的相位，从而使滞后桥臂的可控开关管S1和S2实现ZVS。
可以预先将超前桥臂上的可控开关管实现ZVS时超前桥臂中关断电流能够达到的最大值设置为预设电流I0，逆变电路201不同的输出功率对应不同的预设电流I0。在每条二维曲线上分别预先获取预设电流I0对应的移相角度θ0，以该移相角度θ0为预设角度，划分为两个移相角度区间，即分别为大于预设角度θ0的移相角度区间和小于等于预设角度θ0的移相角度区间。
参见图3e，该图为本申请实施例二提供的阻抗调节支路包括一个电感支路时I1a与移相角度的关系曲线图。
当电感支路未接通时，I2a与I1a相等,等于I2。
以电流流出超前桥臂的方向为正方向，预先确定逆变电路处于不同的输出功率下，超前桥臂的关断电流能够使超前桥臂的可控开关管实现ZVS时的最大值设置为预设电流 I0(I0<0)，可以理解的是，预设电流也可以根据实际需要进行适当调整，例如可以选择小于 I0但与I0较为接近的某一电流值为预设电流，也可以根据补偿电路的电容电压来调节预设电流。
预设电流I0对应的移相角度为预设角度θ0，则小于θ0的移相角度所在区间为第一移相角度区间，大于θ0的移相角度所在区间为第二移相角度区间。
当逆变电路当前的移相角度位于第一移相角度区间内时，即当前的移相角度小于预设角度，此时滞后桥臂的可控开关管不能实现ZVS，需要控制器控制电感支路接通，向超前桥臂的中点注入感性电流。当逆变电路当前的移相角度位于第二移相角度区间内时，即当前的移相角度大于预设角度，此时超前桥臂的可控开关管已经能够实现ZVS，可以关断该电感支路以降低功耗。
类似的，可以通过滞后桥臂中的电流I1b与移项角度的关系曲线图，来控制滞后桥臂电感支路的通断状态，以确保滞后桥臂的可控开关管实现ZVS。
另外，如上所述，本申请中不具体限制超前或滞后桥臂阻抗调节电路203的电感支路的数目，可以根据实际需要以及硬件的提及和成本来选择设置，电感支路的数目越多，对应呈现的电感值越多，对应于移相角度的匹配越精确。控制器控制每个电感支路中开关的通断状态，能够调整阻抗调节电路向超前或滞后桥臂注入的感性电流的大小，使滞后桥臂的可控开关管在不同的移相角度下实现ZVS。
其中，超前或者滞后桥臂阻抗调节电路203的每个电感支路的电感L和开关K可以是并联的关系。每个电感支路也不仅限于一个电感L,可以多个电感并联或串联。每个支路上的电感的大小可以相同或不同，所呈现的电感值丰富，对应的移项角度的匹配越精确。
装置实施例三：
参见图4，该图为无线充电发射装置的超前或者滞后桥臂阻抗调节电路各包括两个电感支路时的电路图。
电路中的逆变电路201、发射线圈202、直流电源205和补偿电路206的说明可参见前文，在此不再赘述。
超前桥臂阻抗调节电路403包括第一电感支路和第二电感支路，其中第一电感支路包括串联的第一电感L1a和第一开关K1a，L1a的第一端连接直流电源的输出端口M，L1a的第二端通过K1a连接超前桥臂的中点A；第二电感支路包括串联的第二电感L2a和第二开关K2a，L2a的第一端连接直流电源的输出端口M，L2a的第二端通过K2a连接超前桥臂的中点；第一电感L1a和第二电感L2a的电感量可以相同也可以不同，本申请对此不做具体限定。
控制器(未示出)根据超前桥臂的可控开关管(即可控开关管S3或S4)关断时刻超前桥臂的电流，控制第一开关K1a和第二开关K2a的导通或关断。所述关断时刻为可控开关管从导通到关断所对应的时刻；开通时刻为可控开关管从关断到导通所对应的时刻。其中，实际操作中，开关管实际关断时刻和实际开通时刻会比控制器所发出关断时刻和开通时刻的信号多一个延迟时间。因此，本申请实施例从关断时刻到开通时刻的期间为包括信号延迟时间在内的从关断时刻到开通时刻的最长期间。
第一电感支路和第二电感支路并联形成调节支路，超前桥臂阻抗调节电路的第一端连接超前桥臂的中点A，超前桥臂阻抗调节电路的第二端连接直流电源205的输出端口M，即连接于可控开关管S3和S4之间。
图4中超前桥臂中的关断电流为I1a，超前桥臂阻抗调节电路的电流为ILa，逆变电路 201的输出电流为I2＝I2a，三者之间仍满足式(1)，即I1a＝ILa+I2a，其中超前桥臂阻抗调节电路的电流ILa为通过两个电感支路的电流总和。
超前桥臂阻抗调节电路通过为超前桥臂注入感性电流ILa，进而影响了超前桥臂中关断电流I1a的电抗性。此时控制器控制每个电感支路开关的通断进而控制电感支路向超前桥臂注入感性电流ILa的大小。
当所有电感支路均未接通时，超前桥臂中的关断电流I1a与流入补偿电路的电流I2a相等，同样以电流流出超前桥臂的方向为正方向
预先确定逆变电路处于不同的输出功率，输出电压，接收端匹配网络及偏移位置时，超前桥臂的关断电流能够使超前桥臂的可控开关管实现ZVS时的最大值设置为预设电流 I0。已经导通其中一条电感支路时，I2a与I1a不相等，并且导通的电感支路会影响I1a大小。
当两条可控电感支路中的一条电感支路已经导通时，超前桥臂的可控开关管实现ZVS时超前桥臂中关断电流能够达到的最大值设置为阈值电流I4，且阈值电流I4大于预设电流I0，因为一条电感支路导通向超前桥臂注入感性电流。逆变电路201不同的输出功率，输出电压，接收端匹配网络及偏移位置，对应不同的预设电流I0和阈值电流I4。
参见图4，本实施例提供的电路中还包括了电流检测电路406。该电流检测电路406用于检测超前桥臂的可控开关管关断时刻流入补偿电路的电流或者流出超前桥臂的电流，并将检测的超前桥臂的可控开关管关断时刻流入补偿电路的电流或者流出超前桥臂的电流发送给控制器。当所有电感支路均未接通时，电流检测电路406检测滞后桥臂的可控开关管关断时刻流入补偿电路的电流为I3，电流I3等于流出超前桥臂的电流I1a。控制器将I3与电流的区间值(I0和I4)进行比较，I3落入不同的区间，对应控制不同数目的电感支路闭合。
当I3>I4时，超前桥臂的可控开关管不能实现ZVS且需要较大的感性电流，控制器控制第一电感支路和第二电感支路均接通，以向超前桥臂的中点A注入足够感性电流； I4>I3>I0时，超前桥臂的可控开关管不能实现软开关，此时控制器只需控制第一电感支路或第二电感支路中的任意一个接通即可为超前桥臂中点A注入足够的感性电流；当 I3<I0时，超前桥臂的可控开关管已经能够实现ZVS，控制器关断该电感支路以降低功耗。
当已有电感支路接通时，电流检测电路406可以检测超前桥臂的可控开关管关断时刻流出超前桥臂的电流并将检测结果发送给控制器，控制器首先根据超前桥臂的可控开关管关断时刻流出超前桥臂的电流与当前的电感支路的闭合数目以获得当前所述超前和滞后桥臂阻抗调节电路电感支路的电流，从而获得流入补偿电路的电流，然后获得流入补偿电路的电流与预设电流的差值，根据该差值控制电感支路中开关的导通和关断，差值不同对应闭合不同数目的电感支路。类似的，电流检测电路406检测滞后桥臂可控开关管关断时刻流入补偿电路的电流I2b并与预设电流I0和阈值电流I4进行比较，控制器控制电感支路是否需要接通以实现ZVS。
装置实施例四：
本申请实施例提供的无线充电发射装置的超前或者滞后桥臂阻抗调节电路的电感支路除了包含至少一个可控电感支路外，还包含固定电感支路，所述固定电感支路包括至少一个固定电感，无可控开关控制。所述固定电感支路的第一端连接直流电源205端口M，固定电感支路的第二端连接超前或滞后桥臂的中点A或B。
参见图5a，该图为无线充电发射装置的超前桥臂阻抗调节支路包括一个可控电感支路和一个固定电感支路时的电路图。
电路中的逆变电路201、发射线圈202、直流电源205和补偿电路206的说明可参见前文，在此不再赘述。
超前桥臂阻抗调节电路503包括第一可控电感支路和第一固定电感支路，其中第一可控电感支路包括串联的第一电感L1a和第一开关K1a，L1a的第一端连接直流电源的输出端口M，L1a的第二端通过K1a连接超前桥臂的中点A；第一固定电感支路包括第二电感L2a，L2a的第一端连接直流电源的输出端口M，L2的第二端连接超前桥臂的中点A；第一电感L1a和第二电感L2a的电感量可以相同也可以不同，本申请对此不做具体限定。所述固定电感的大小可以根据接收端负载的特性进行匹配，即使接收端的等效阻抗为阻容性时，通过固定电感支路向超前桥臂注入感性电流，而使超前桥臂的开关管实现ZVS。所述固定电感的具体取值，与负载大小有关，本申请实施例中不做具体限定。
控制器(未示出)根据超前桥臂的可控开关管(即可控开关管S3或S4)关断时刻超前桥臂的电流，控制第一开关K1a的导通或关断。所述关断时刻为可控开关管从导通到关断所对应的时刻。
第一可控电感支路和第一固定电感支路并联形成超前桥臂阻抗调节电路的电感支路，超前桥臂阻抗调节电路的第一端连接超前桥臂的中点，即连接于可控开关管S3和S4之间，第二端连接直流电源205的输出端口。
图5a中超前桥臂中的关断电流为I1a，超前桥臂阻抗调节支路中的电流为ILa，逆变电路201的输出电流为I2＝I2a，三者之间仍满足式(1)，即I1a＝ILa+I2a，其中超前桥臂阻抗调节电路中的电流为ILa为通过第一可控电感支路和第一固定电感支路的电流总和。
超前桥臂阻抗调节电路通过为超前桥臂注入感性电流ILa，进而影响了超前桥臂中关断电流I1a的电抗性。由于固定电感支路没有设置开关，所以固定电感支路中的电感持续为超前桥臂提供感性电流。此时控制器控制第一可控电感支路开关的通断进而控制可控电感支路向超前桥臂注入感性电流ILa的大小。当可控电感支路未接通时，固定电感支路已经导通， I2a与I1不相等，且固定电感支路会影响I1的大小。
参见图5a，该图为本申请实施例四提供的一种超前桥臂阻抗调节电路包括一个可控电感支路和一个固定电感支路的电路图。
本实施例提供的电路中还包括了电流检测电路506。该电流检测电路506用于检测超前桥臂的可控开关管关断时刻流入补偿电路的电流或者流出超前桥臂的电流，并将检测的超前桥臂的可控开关管关断时刻流入补偿电路的电流或者流出超前桥臂的电流发送给控制器。当仅固定电感支路接通而可控电感支路未接通时，电流检测电路506检测超前桥臂的可控开关管关断时刻流入补偿电路的电流为I5，由于有固定电感支路的电流I固定，电流I5小于流出超前桥臂的电流I1a。控制器将I5+I固定与预设电流I0进行比较，I5落入不同的区间，对应控制不同数目的电感支路闭合。
当I5+I固定>I0时，超前桥臂的可控开关管不能实现软开关且需要更大的感性电流，控制器控制可控电感支路接通，此时控制器只需控制第一电感支路接通即可为超前桥臂中点注入足够的感性电流；当I5+I固定<I0时，超前桥臂的可控开关管已经能够实现ZVS，控制器关断该电感支路以降低功耗。
类似的，滞后桥臂阻抗调节支路可以包括一个可控电感支路和一个固定电感支路。电流检测电路306检测滞后桥臂可控开关管关断时刻流入补偿电路的电流并与预设电流 I0进行比较，控制器控制可控电感支路是否需要接通以实现ZVS。
其中，超前和滞后桥臂阻抗调节支路也可以至少一个可控电感支路和至少一个固定电感支路。所述固定电感支路不需要同时存在于超前和滞后桥臂阻抗调节电路中。
本实施例区别于实施例二于，本实施例的超前或者滞后桥臂阻抗调节电路包括至少一个固定电感，无可控开关控制。所述实施例适用于当接收端的等效阻抗有很大可能性为阻容性时，所包含的固定电容支路可以无需控制器支配，自动增加流出超前或者滞后桥臂的感性电流，以此来提高无线充电装置的互操作性，确保当接收端的等效阻抗为阻容性时，超前和滞后桥臂的可控开关管仍可实现ZVS。
另外，如上所述，本申请中不具体限制超前或滞后桥臂阻抗调节电路203的电感支路的数目，可以根据实际需要以及硬件的提及和成本来选择设置，电感支路的数目越多，对应呈现的电感值越多，对应于移相角度的匹配越精确。控制器控制每个电感支路中开关的通断状态，能够调整阻抗调节电路向超前或滞后桥臂注入的感性电流的大小，使滞后桥臂的可控开关管在不同的移相角度下实现ZVS。如图5b所示，为位于直流电源205端口M与超前或滞后桥臂中点A或B之间的超前或滞后的可控电感支路和固定电感支路连接结构。超前或滞后桥臂阻抗调节电路包括两个可控电感支路和一个固定电感支路，其中所述固定电感支路不需要同时存在于超前和滞后桥臂阻抗调节电路中。
其中，超前或者滞后桥臂阻抗调节电路503,504的每个电感支路的电感L和开关K可以是并联的关系。每个电感支路也不仅限于一个电感L,可以多个电感并联或串联。每个支路上的电感的大小可以相同或不同，所呈现的电感值丰富，对应的移项角度的匹配越精确。
装置实施例五：
本申请实施例提供的无线充电发射装置的至少一个电感支路还包括第一二极管和第二二极管，其中的第一二极管的阳极连接电感支路中电感和开关的公共端，第一二极管的阴极连接直流电源输出端的正直流母线；第二二极管的阴极连接电感支路中电感和开关的公共端，第二二极管的阳极连接直流电源输出端的负直流母线，第一二极管和第二二极管形成二极管箝位电路，下面结合附图具体说明。
首先以超前或滞后桥臂阻抗调节电路包括一个电感支路为例进行说明。
参见图6a，该图为超前和滞后桥臂阻抗调节电路的电感支路分别包括一个可控电感支路且可控电感支路上存在二极管箝位电路的电路图。
其中逆变电路201、发射线圈202、直流电源205、补偿电路206以及控制器(图6a中并未示出)的说明可参见装置实施例一，在此不再赘述。
超前桥臂阻抗调节电路603包括一个可控电感支路，该可控电感支路包括串联的电感 L1a和开关K1a，可控电感支路还包括第一二极管D1a和第二二极管D2a，其中第一二极管D1a的阳极连接电感L1a和开关K1a的公共端，第一二极管D1a的阴极连接直流电源 205的正直流母线，第二二极管D2a的阴极连接电感L1a和开关K1a的公共端，第二二极管D2a的阳极连接直流电源205负直流母线。
以超前桥臂阻抗调节电路的电流ILa流出超前桥臂中点的方向为正方向，当控制器控制开关K1a由闭合到断开，且当前电感电流为负时，第一二极管D1a导通，第二二极管 D2a截止，导通的第一二极管D1a为电感L1a提供了续流通路。
当控制器控制开关K1a由闭合到断开，当前电感电流为正，且当开关K1a位于电感L1a的右侧时，第一二极管D1a截止，第二二极管D2a导通，导通的第二二极管D2a为电感L1a提供了续流通路；当开关K1a位于电感L1a的左侧,第一二极管D1a导通，第二二极管D2a截止，导通的第二二极管D2a为电感L1a提供了续流通路。
此外，二极管箝位电路还能够将电感L1a和开关K1a的公共端C的电压UC稳定在安全范围内，以第一二极管D1a和第二二极管D2a均为硅管为例，硅管的导通压降为0.7V，直流电源205的正直流母线电压为UE、直流电源205的负直流母线电压为UD，当UC-UE>0.7V 时，第一二极管D1a导通，当UD-UC>0.7V时，第二二极管D2a导通，因此二极管箝位电路可以使电压UC满足：UD-0.7V<UC<UE+0.7V，即限制UC的电压峰值与直流电源205 的正负直流母线间电压的差值小于二极管的导通压降，具有保护电路的作用。类似的，滞后桥臂阻抗调节电路可以包括至少一个可控电感支路还包括第一二极管和第二二极管，其中的第一二极管的阳极连接电感支路中电感和开关的公共端，第一二极管的阴极连接直流电源输出端的正直流母线；第二二极管的阴极连接电感支路中电感和开关的公共端，第二二极管的阳极连接直流电源输出端的负直流母线，第一二极管和第二二极管形成二极管箝位电路，如图6a所示。
由于阻抗调节电路的电感支路还可以包括并联在一起的多个可控电感支路，还可以为其中的至少一个可控电感支路增加上述二极管箝位电路，使得当每个包括上述二极管箝位电路的电感支路的开关断开时，能够为该可控电感支路上的电感提供续流通路，并且还能够限制每个可控电感支路上的电压峰值稳定在安全范围内，提高电路的可靠性与稳定性。
下面以阻抗调节电路的电感支路至少包括两个可控电感支路：第一可控电感支路和第二可控电感支路为例进行说明。
参见图6b，该图为超前或滞后桥臂阻抗调节电路包括两个可控电感支路且第一电感支路上存在二极管箝位电路时的电路图。
其中逆变电路201、发射线圈202、直流电源205、补偿电路206以及控制器(图6b中并未示出)的说明可参见装置实施例一，在此不再赘述。
超前或滞后桥臂阻抗调节电路603或604包括两个可控电感支路，其中第一可控电感支路包括串联的第一电感L1和第一开关K1，第一端与超前或滞后桥臂中点A或B连接，所述第一可控电感支路的第二端与直流电源205输出端M连接，还包括第一二极管D3和第二二极管D4，其中第一二极管D3的阳极连接第一电感支路中第一电感L1和第一开关K1 的公共端，第一二极管D3的阴极连接直流电源205的正直流母线E，第二二极管D4的阴极连接第一电感支路中第一电感L1和第一开关K1的公共端，第二二极管D4的阳极连接直流电源205的负直流母线D。第二电感支路包括串联的第二电感L2和第二开关K2。
当二极管箝位电路包括第一二极管D3和第二二极管D4时的工作原理可参见图6a所示电路对应部分的相关介绍，在此不再赘述。
还可以参见图6c，该图为超前或滞后桥臂阻抗调节电路包括两个可控电感支路且第二可控电感支路上存在二极管箝位电路的电路图。
图6c所示电路与图6b所示电路的区别为：图6c所示电路的第二可控电感支路包括第一二极管D5和第二二极管D6，其中第一二极管D5的阳极连接第二电感支路中第二电感L2和第二开关K2的公共端，第一二极管D5的阴极连接直流电源205的正直流母线 E，第二二极管D6的阴极连接第二可控电感支路中第二电感L2和第二开关K2的公共端，第二二极管D6的阳极连接直流电源205的负直流母线D。所述第二可控电感支路的第一端与超前或滞后桥臂中点A或B连接，第二端与直流电源205输出端M连接，第二可控电感支路与第一可控电感支路并联。
其中，当二极管箝位电路包括第一二极管D5和第二二极管D6时的工作原理可参见图6a所示电路对应部分的相关介绍，在此不再赘述。
参见图6d，该图为超前或滞后桥臂阻抗调节电路包括两个可控电感支路且每个可控电感支路均存在二极管箝位电路的电路图。
图6d所示电路的第一可控电感支路包括串联的第一电感L1和第一开关K1，还包括第一二极管D3和第二二极管D4，其中第一二极管D3的阳极连接第一电感L1和第一开关K1的公共端，第一二极管D3的阴极连接直流电源205的正直流母线E，第二二极管 D4的阴极连接第一电感L1和第一开关K1的公共端，第二二极管D4的阳极连接直流电源205的负直流母线D.
第二可控电感支路包括串联的第二电感L2和第二开关K2，还包括第一二极管D5和第二二极管D6，其中第一二极管D5的阳极连接第二电感L2和第二开关K2的公共端，第一二极管D5的阴极连接直流电源205的正直流母线E，第二二极管D6的阴极连接第二电感L2和第二开关K2的公共端，第二二极管D6的阳极连接直流电源205的负直流母线D。所述第一可控电感支路的第一端与超前或滞后桥臂中点A或B连接，第二端与直流电源205输出端M连接，第二可控电感支路与第一可控电感支路并联。
第一二极管D3和第二二极管D4形成的二极管箝位电路作用于第一电感支路，第一二极管D5和第二二极管D6形成的二极管箝位电路作用于第二电感支路，工作原理可参见图6a所示电路对应部分的相关介绍，在此不再赘述。
本申请实施例提供的无线充电发射装置在超前或滞后桥臂阻抗调节电路中至少一个可控电感支路包括第一二极管和第二二极管，利用两个二极管形成二极管箝位电路，当具有二极管箝位电路的电感支路的开关断开时，能够为该可控电感支路中的电感提供续流通路，并且能够维持该可控电感支路中电感和开关的公共端的电压稳定在安全范围内，具有保护电路的作用。可以理解的是，本实施例超前或滞后桥臂阻抗调节电路中除了至少一个可控电感支路包括第一二极管和第二二极管，还可以包括至少一个固定电感支路，如图6e所示，该图为超前或滞后桥臂阻抗调节电路包括两个可控电感支路和一个固定电感支路，所述每个可控电感支路均存在二极管箝位电路的电路图。
为了便于说明，以下的装置实施例中均以超前或滞后桥臂阻抗调节电路的电感支路至少包括两个可控电感支路：第一可控电感支路和第二可控电感支路并联为例进行说明，其中第一可控电感支路包括串联的第一电感和第一开关，第二可控电感支路包括串联的第二电感和第二开关，可以理解的是，当超前或滞后桥臂阻抗调节电路包括的可控电感支路和固定电感支路数量拓展至更多且各电感支路可串联也可以并联时，其工作原理与只包括两个并联可控电感支路时的工作原理相似。
装置实施例六：
本实施例具体介绍阻抗调节电路与直流电源输出端的连接关系，即超前和滞后桥臂阻抗调节电路第二端与直流电源输出端的连接关系，下面结合附图分别说明。
参见图7a，该图为超前和滞后桥臂阻抗调节电路的第二端连接直流电源的直流母线中点时的电路图。
其中逆变电路201、发射线圈202、直流电源205、补偿电路206以及控制器(图7a中并未示出)的说明可参见装置实施例一，在此不再赘述。
超前和滞后桥臂阻抗调节电路703和704各包括第一可控电感支路和第二可控电感支路，两个可控电感支路并联形成超前和滞后桥臂阻抗调节电路，超前和滞后桥臂阻抗调节电路第二端直接连接直流电源输出端的直流母线中点。
其中，阻抗调节电路还可以包括第一隔直电容，超前和滞后桥臂阻抗调节电路的第二端分别通过第一隔直电容连接电源输出端的直流母线中点，参见图7b。
参见装置实施例一中的说明，为使超前和滞后桥臂中的可控开关管实现ZVS，需要使超前和滞后桥臂中的电流的相位滞后于逆变电路201的输出电压的相位，利用电感支路向超前和滞后桥臂中注入合适的感性电流，使超前和滞后桥臂中的电流相位保持滞后于逆变电路201的超前和滞后桥臂输出电压的相位。但同时电感支路中的直流电成分也会被注入超前和滞后桥臂中，该直流电成分会使超前和滞后桥臂中电流的有效值增加，进而增加超前和滞后桥臂中可控开关管导通损耗以及开关损耗。因此本申请实施例提供的无线充电发射装置在超前和滞后桥臂阻抗调节电路中引入第一隔直电容，并使超前和滞后桥臂阻抗调节电路的第二端分别通过第一隔直电容连接直流母线的中点，以滤除超前和滞后桥臂阻抗调节电路中的直流电成分，减小超前和滞后桥臂中的电流有效值增加量，进而降低超前和滞后桥臂中可控开关管的导通损耗以及开关损耗。
另外，超前和滞后桥臂阻抗调节电路的第二端也可以连接直流电源输出端的正直流母线，其阻抗调节电路还包括第二隔直电容，阻抗调节电路的第二端分别通过第二隔直电容连接电源输出端的正直流母线，参见图7c。本申请实施例提供的无线充电发射装置在阻抗调节电路中增加第二隔直电容，并使阻抗调节电路的第二端分别通过第二隔直电容连接直流电源输出端的正直流母线，能够滤除阻抗调节电路中的直流电成分，减小了超前和滞后桥臂中的电流有效值增加量，降低了超前和滞后桥臂中可控开关管的导通损耗以及开关损耗。
另外，阻抗调节电路的第二端也可以连接直流电源输出端的负直流母线，其阻抗调节电路还包括第三隔直电容，阻抗调节电路的第二端分别通过第三隔直电容连接电源输出端的负直流母线，从而滤除调节支路中的直流电成分，减小了超前桥臂中的电流有效值增加量，降低了超前桥臂中可控开关管的导通损耗以及开关损耗。参见图7d。
另外，阻抗调节电路同时包括第二隔直电容和第三隔直电容，阻抗调节电路的第二端分别通过第二隔直电容连接电源输出端的正直流母线，且阻抗调节电路的第二端还分别通过第三隔直电容连接电源输出端的负直流母线，使阻抗调节电路可以与没有直流母线的直流电源连接，还能够滤除阻抗调节电路中的直流电成分，减小超前和滞后桥臂中的电流有效值增加量，降低了超前和滞后桥臂中可控开关管的导通损耗以及开关损耗。参见图7e。
另外，阻抗调节电路同时包括第一隔直电容，第二隔直电容和第三隔直电容，阻抗调节电路的第二端通过第一隔直电容分别与第二隔直电容和第三隔直电容的第一端连接，第二隔直电容的第二端与电源输出端的正直流母线连接，且第三隔直电容的第二端与电源输出端的负直流母线，能够滤除调节支路中的直流电成分，还降低等效串联电阻的损耗，减小超前和滞后桥臂中的电流有效值增加量，降低了超前和滞后桥臂中可控开关管的导通损耗以及开关损耗。参见图7f。
如图7a-7f所示，阻抗调节电路通过至少一个隔直电容与电源连接，即超前和滞后桥臂阻抗调节电路的第二端分别通过至少一个隔直电容与电源相连。
可以理解的是，所述超前桥臂阻抗调节电路可以包括至少一个隔直电容，所述超前桥臂阻抗调节电路的第二端通过至少一个隔直电容与电源相连，具体的连接方式如图7g-7i所示。
可以理解的是，所述滞后桥臂阻抗调节电路可以包括至少一个隔直电容，所述滞后桥臂阻抗调节电路的第二端通过至少一个隔直电容与电源相连，具体的连接方式如图7g-7i所示。
可以理解的是，所述超前和滞后桥臂阻抗调节电路可以分别包括至少一个隔直电容，所述超前和滞后桥臂阻抗调节电路的第二端分别通过至少一个隔直电容与电源相连，具体的连接方式如图7g-7i所示。
可以理解的是，还可以在至少一个电感支路中增加第一二极管和第二二极管以形成二极管箝位电路，具体可以参见装置实施例二，在此不再赘述。
可以理解的是，本实施例中超前或滞后桥臂阻抗调节电路包括至少一个可控电感支路，不仅限于两个可控电感支路，也可以有大于等于一个可控电感支路。另外，超前或滞后桥臂阻抗调节电路包括至少一个固定电感支路。
为了使本领域技术人员更好地理解本申请提供的技术方案，下面具体介绍阻抗调节电路包括的电感大小的选取。本实施例以阻抗调节电路包括以下两个电感支路：第一电感支路和第二电感支路为例具体介绍了确定电感支路中电感的电感量的方法，可以理解的是，该方法可以拓展应用于阻抗调节电路包括更多个并联的电感支路时的电路场景。
参见图4，该图为无线充电发射装置的电路图。
其中逆变电路201、发射线圈202、阻抗调节电路803、直流电源205以及控制器(图4中并未示出)的说明可参见图4所示电路对应部分的相关介绍，在此不再赘述。
下面以超前桥臂S4关断过程进行分析，超前桥臂S3和滞后桥臂S1-S2关断过程分析的方法与之类似，因此不再赘述。理想工况下，电感电流在开关过程中保持恒定不变且流出超前桥臂的电流在开关过程中保持恒定不变，根据可控开关管的结电容Coss，母线电压Ubus，超前桥臂的死区时间Δtdead，可获取当超前桥臂的可控开关管实现ZVS时可以获取当超前桥臂的可控开关管实现ZVS前提下，逆变电路201的S4输出电流关断时刻所需要的负电流I2的最小值为I2min，考虑电流I2min在死区时间Δtdead内恒定，且电流I2min对桥臂的两个可控开关管的结电容Coss分别进行充放电到母线电压Ubus和零，则可以获得公式4，具体如下：
Figure RE-GDA0002354955360000211
当Coss＝500pF，Ubus＝640V，Δtdead＝300ns时，可确定I2min＝-2.133A。
预先将超前桥臂上的可控开关管实现ZVS时超前桥臂中关断电流能够达到的最大值设置为I1max＝32A：
结合式(1)，此时电感支路需要向超前桥臂注入的电流峰值为ILmax需满足：
ILmax>I1max-I2min (5)
即当ILmax>34.133A时，即使超前桥臂中关断电流达到最大值时，超前桥臂也可以实现ZVS，下面以ILmax＝35A为例说明电感量的确定过程。
逆变电路201上开关管的开关周期TSW、母线电压Ubus、电感支路需要向超前桥臂注入的电流峰值为ILmax以及调节支路的最大电感量LMAX关系如下，超前桥臂电压中的交流分量加在电感的电压为一开关周期TSW，幅值为Ubus/2的方波电压，电感电流的波形为一正负对称的三角波，因此根据电感的电流与电压的关系，可以获得公式(6)：
Figure RE-GDA0002354955360000221
当TSW＝1/85kHz时，通过式(6)可以确定此时LMAX＝26.9μH。
如果调节支路包括两条并联的电感支路，且每条电感支路包括一个电感，LMAX即为第一电感L1a和第二电感L2a并联后的电感值。
在一种可能的实现方式中，可以使第一电感L1a和第二电感L2a的电感量均为53.8μH，当接通一个电感支路时，调节支路向超前桥臂注入的电流峰值为17.5A，当接通两个电感支路时，调节支路向超前桥臂注入的电流峰值为35A。
当调节支路仅固定的包括以上两个电感支路时，虽然能够使超前桥臂的可控开关管实现ZVS，但会导致调节支路注入超前桥臂的感性电流有效值过大，进而增加了超前桥臂上可控开关管的开关损耗。为了避免上述问题，可以调节支路中并联电感支路的数量，通过控制导通的电感支路的数目控制注入超前桥臂的电流大小，从而使超前桥臂阻抗调节支路注入超前桥臂的电感电流与实际所需相匹配。
方法实施例：
本申请实施例还提供了一种无线充电发射装置的控制方法，应用于以上实施例介绍的无线充电发射装置，该无线充电发射装置包括：逆变电路、发射线圈、阻抗调节电路和控制器。其中，逆变电路用于将直流电源输出的直流电逆变为交流电，该逆变电路包括超前桥臂和滞后桥臂，其中同一个周期内所述超前桥臂的电压相位超前于所述滞后桥臂的电压相位。发射线圈用于接收交流电并产生交变磁场。超前和滞后桥臂阻抗调节电路分别包括至少一个可控电感支路或固定电感支路，每个可控电感支路包括至少一个电感和一个开关，固定电感支路包括至少一个电感，所有可控电感支路相互并联或串联，固定电感支路与可控电感支路并联，超前和滞后桥臂阻抗调节电路的第二端连接直流电源的输出端口，超前和滞后桥臂阻抗调节电路的第二端连接滞后桥臂的中点。
对于无线充电的发射装置的具体说明可参见上述的无线充电发射装置的实施例，在此不再赘述。
参见图8，无线充电发射装置的控制方法包括以下步骤：
S801：获得流入所述无线充电发射装置的补偿电路的电流；
S802:根据所述流入所述补偿电路的电流，控制所述无线充电发射装置的超前桥臂阻抗调节电路中可控电感支路的开关的导通或关断来改变流出所述无线充电发射装置的超前桥臂的电流，使所述超前桥臂的可控开关管实现零电压开关。
具体的，本申请实施例提供的无线充电发射装置的控制方法包括获得流入所述无线充电发射装置的补偿电路的电流，具体为：
获得超前桥臂的可控开关管从关断时刻到开通时刻区间内由所述超前桥臂可控开关管的中点流入所述补偿电路的电流。
可选的，根据超前桥臂的可控开关管从关断时刻到开通时刻期间内流出所述超前桥臂的电流、以及所述超前桥臂阻抗调节电路电感支路的电流，获得流入所述补偿电路的电流。
可以理解的是，关断时刻为可控开关管从导通到关断所对应的时刻；开通时刻为可控开关管从关断到导通所对应的时刻。其中，实际操作中，开关管实际关断时刻和实际开通时刻会比控制器所发出关断时刻和开通时刻的信号多一个延迟时间。因此，本申请实施例从关断时刻到开通时刻的期间为包括信号延迟时间在内的从关断时刻到开通时刻的最长期间。
根据所述超前的可控开关管流入所述补偿电路的电流或者流出超前桥臂的电流，控制超前桥臂阻抗调节电路的电感支路中开关的导通或关断。
当控制器根据超前桥臂的可控开关管流入补偿电路的电流，控制电感支路中开关的导通或关断，具体为：
获得所述超前桥臂的可控开关管流入所述补偿电路的电流与预设电流的差值，根据所述差值控制所述可控电感支路中开关的导通和关断。
类似的，本申请实施例中所提供的无线充电发射装置的控制方法也适用于滞后桥臂，在此不再赘述。
可以参见图4所示的电路图，以流出超前和滞后桥臂的电流定义为正，S3关断的时刻为例分析，通过检测超前桥臂流出的电流，当超前桥臂流出的电流大于预设电流值(一般是一个小的负值)时，增加闭合的电感支路数目，即减小接入超前桥臂中点的电感值。类似的，通过检测超前桥臂流出的电流与预设电流值的差值，来控制滞后桥臂电感支路闭合的数目，以使滞后桥臂的可控开关管实现ZVS。
利用本申请提供的无线充电的控制方法，控制器用于控制超前和滞后桥臂阻抗调节电路中电感支路开关的导通或关断来改变流出所述超前和滞后桥臂的电流，通过控制导通的电感支路的数目，进而控制注入超前和滞后桥臂的电流大小，从而使所述超前和滞后桥臂的可控开关管实现ZVS。在需要向超前或滞后桥臂注入感性电流时，控制器才控制电感支路接入超前或滞后桥臂。当超前和滞后桥臂阻抗调节电路包括至少一个可控电感支路或至少一个固定电感支路时，控制器可以控制各个可控电感支路中开关通断以实现超前和滞后桥臂阻抗调节电路呈现的电感的大小不同，电感支路的电感大小不同，则向超前和滞后桥臂注入的感性电流大小不同。控制器切换电感支路的过程不影响无线充电发射装置的功率传输，提高了无线充电发射装置的稳定性与可靠性。
系统实施例：
基于上述实施例提供的无线充电的发射装置，本申请实施例还提供了一种无线充电系统，下面结合附图具体说明。
参见图9，该图为本申请实施例提供的一种无线充电系统的示意图。
该系统包括：无线充电接收装置200和无线充电接收装置2000。
其中，无线充电发射装置200可以为上述装置实施例提供的任一种，无线充电发射装置 200至少包括：逆变电路201、发射线圈202、阻抗调节电路203和控制器204。
无线充电接收装置2000用于接收所述无线充电发射装置发射的交变磁场，并将所述交变磁场转换为直流电提供为用电设备，具体包括：线圈2001，整流器2002和用电设备2003。
逆变电路201将直流电源205输出的直流电逆变为交流电，逆变电路201包括超前桥臂和滞后桥臂，超前桥臂的电压相位超前于滞后桥臂的电压相位。
发射线圈202将交流电以交变磁场的形式进行发射。
阻抗调节电路203包括超前桥臂阻抗调节电路和滞后桥臂阻抗调节电路，所述超前桥臂阻抗调节电路和滞后桥臂阻抗调节电路分别包括至少一个电感支路，其中电感支路包括可控电感支路和固定电感支路，每个电感支路包括至少一个电感和至少一个开关，每个固定电感支路包括至少一个无开关控制的电感，其中超前桥臂阻抗调节电路的各电感支路之间相互并联或串联，滞后桥臂阻抗调节电路的各电感支路之间也相互并联或串联，超前和滞后桥臂阻抗调节电路的第一端分别连接直流电源205的输出端口，超前和滞后桥臂阻抗调节电路的第二端分别连接超前和滞后桥臂的中点。通过将超前和滞后桥臂阻抗调节电路分别与超前和滞后桥臂的中点连接，能够为超前和滞后桥臂注入感性电流，增大超前和滞后桥臂的感性电流成分。
控制器204可以控制电感支路中开关的导通或关断来改变流出所述超前和滞后桥臂的电流，以使超前和滞后桥臂的可控开关管实现ZVS。
接收线圈2001以交变磁场的形式接收发射线圈202发射的电磁能量。
整流器2002将接收线圈2001输出的交流电整流为直流电输出给用电设备。
该无线充电系统的无线充电发射装置添加了超前桥臂和滞后桥臂阻抗调节电路和控制器，其中超前桥臂和滞后桥臂阻抗调节电路分别包括至少一个可控电感支路和至少一个固定电感支路，每个可控电感支路包括至少一个电感和一个开关，每个固定电感支路包括至少一个无开关控制的电感，所有可控电感支路之间相互并联或串联，所述固定电感支路与可控电感支路并联后形成超前桥臂和滞后桥臂阻抗调节电路，超前桥臂和滞后桥臂阻抗调节电路的第一端连接直流电源的输出端口，超前桥臂和滞后桥臂阻抗调节电路的第二端分别连接超前和滞后桥臂的中点，在需要时可为超前和滞后桥臂注入感性电流，增大超前和滞后桥臂的感性电流成分。当超前或滞后桥臂的可控开关管关断时刻流入补偿电路的电流小于预设电流时，逆变电路自身可以实现可控开关管的ZVS，当超前或滞后桥臂的可控开关管关断时刻流入补偿电路的电流大于预设电流时，，逆变电路自身无法实现可控开关管的ZVS，因此，需要采取措施使其可控开关管实现ZVS。本申请实施例提供的无线充电发射装置是通过向超前或滞后桥臂注入感性电流，控制接入超前或滞后桥臂电感支路的数目以使无线充电发射装置的超前和滞后桥臂可控开关管实现ZVS。可以理解的是，所述关断时刻为可控开关管从导通到关断所对应的时刻；开通时刻为可控开关管从关断到导通所对应的时刻。其中，实际操作中，开关管实际关断时刻和实际开通时刻会比控制器所发出关断时刻和开通时刻的信号多一个延迟时间。因此，本申请实施例从关断时刻到开通时刻的期间为包括信号延迟时间在内的从关断时刻到开通时刻的最长期间。
当超前和滞后桥臂阻抗调节电路包括一个可控电感支路时，控制器可以根据流入补偿电路的电流与预设电流的差值，控制该电感支路的开关闭合时该电感支路接入超前或滞后桥臂的中点，进而控制向超前或滞后桥臂注入感性电流。当超前和滞后桥臂阻抗调节电路包括一个可控电感支路和至少一个固定电感支路时，控制器可以根据流入补偿电路的电流和固定电感支路电流之和与预设电流的差值，控制可控电感支路的开关闭合时所述可控电感支路接入超前或滞后桥臂的中点，进而控制向超前或滞后桥臂注入感性电流。
当超前和滞后桥臂阻抗调节电路包括多个电感支路时，所述电感支路包括可控电感支路和固定电感支路，控制器根据超前和滞后桥臂的可控开关管观点时刻流出超前和滞后桥臂的电流与当前的所述超前和滞后桥臂阻抗调节电路可控电感支路的闭合数目及固定电感支路的数目以获得当前所述超前和滞后桥臂阻抗调节电路电感支路的电流，从而获得流入所述补偿电路的电流，可以控制各个电感支路中开关的不同通断组合实现阻抗调节电路呈现的电感的大小，阻抗调节电路的电感大小不同，则向超前或滞后桥臂注入的感性电流大小不同。当流入所述补偿电路的电流和固定电感支路电流之和大于预设电流时，针对不同的差值，控制器可以通过控制各个电感支路中开关通断以实现阻抗调节电路呈现的电感的大小，进而控制向超前和滞后桥臂注入的感性电流大小，从而实现注入的电感电流刚好弥补差值，避免接入的电感量太大，而增加功耗。控制器切换电感支路的过程不影响无线充电发射装置的功率传输，提高了无线充电发射装置的稳定性与可靠性。
可以理解的是，阻抗调节电路还可以包括至少一个隔直电容与电源输出端连接，能够滤除调节支路中的直流电成分，还降低等效串联电阻的损耗，减小滞后桥臂中的电流有效值增加量，降低了超前和滞后桥臂中可控开关管的导通损耗以及开关损耗。
可以理解的是，至少一个可控电感支路中包括第一二极管和第二二极管以形成二极管箝位电路。
设备实施例：
基于上述实施例提供的无线充电发射装置以及控制方法，本申请实施例还提供了一种用电设备，下面结合附图具体说明。
参见图10，该图为本申请实施例提供的一种用电设备的示意图。
该用电设备2100包括：耗电元件2101、电池2102以及无线充电接收装置2000。
所述无线充电接收装置2000，用于接收无线充电发射装置200发射的交变磁场，还用于将所述交变磁场转换为直流电为所述电池2102进行充电。
所述电池2102，用于为所述耗电元件2101供电。
该用电设备可以为图2a所示的电动汽车，用电设备利用本申请提供的无线充电发射装置进行无线充电，由于该无线充电发射装置能够在不同的流入补偿电路的电流下实现ZVS，同时可以在线(带电)调节注入超前或者滞后桥臂感性电流以适应不同的耦合系数、输出电压、输出电流及目标功率等条件，避免在调节注入感性电流时中断无线充电发射装置的功率传输，提高用电设备在无线充电过程中的稳定性与安全性。
上述实施例中的“第一”和“第二”等词语仅是为了方便解释说明，并不构成对于本申请的限定。
应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中 a，b，c可以是单个，也可以是多个。

Claims (21)

1.一种无线充电发射装置，其特征在于，包括：逆变电路，补偿电路，发射线圈，阻抗调节电路，和控制器；
所述逆变电路，用于将输入直流电转变为交流电，所述逆变电路包括超前桥臂和滞后桥臂，其中同一个周期内所述超前桥臂的电压相位超前于所述滞后桥臂的电压相位，所述超前桥臂和所述滞后桥臂分别包括可控开关管；
所述补偿电路，用于将所述交流电进行补偿后发送给所述发射线圈；
所述发射线圈，用于将所述补偿电路输出的交流电通过交变磁场形式进行发射；
所述阻抗调节电路包括超前桥臂阻抗调节电路和滞后桥臂阻抗调节电路；
所述超前桥臂阻抗调节电路第一端连接所述超前桥臂的可控开关管；
所述滞后桥臂阻抗调节电路第一端连接所述滞后桥臂的可控开关管；
所述超前桥臂阻抗调节电路和所述滞后桥臂阻抗调节电路分别包括电感支路，所述电感支路包括至少一个可控电感支路，每个所述可控电感支路包括至少一个电感和至少一个开关；
所述控制器，通过控制所述超前桥臂阻抗调节电路中所述可控电感支路的开关的导通或关断，对流入所述超前桥臂的感性电流的大小进行调节，使所述超前桥臂的可控开关管实现零电压开关；
通过控制所述滞后桥臂阻抗调节电路中所述可控电感支路的开关的导通或关断，对流入滞后桥臂的感性电流的大小进行调节，使所述滞后桥臂的可控开关管实现零电压开关。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述超前桥臂阻抗调节电路和所述滞后桥臂阻抗调节电路的电感支路还分别包括至少一个固定电感支路，所述固定电感支路包括至少一个电感。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述超前桥臂和所述滞后桥臂的可控开关管各包括两个上、下开关管，所述超前桥臂阻抗调节电路第一端连接所述超前桥臂的两个上、下开关管的中点；所述滞后桥臂阻抗调节电路的第一端连接所述滞后桥臂的两个上、下开关管的中点，所述超前桥臂阻抗调节电路和所述滞后桥臂阻抗调节电路的第二端分别与电源的正母线、负母线或母线中点中的一个相连接。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述阻抗调节电路还包括至少一个隔直电容，所述超前桥臂阻抗调节电路和所述滞后桥臂阻抗调节电路的第二端分别通过所述隔直电容与电源的正母线、负母线或母线中点中的一个相连接。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述阻抗调节电路还包括至少一个第一隔直电容和至少一个第二隔直电容，所述超前桥臂阻抗调节电路和所述滞后桥臂阻抗调节电路的第二端分别通过所述至少一个第一隔直电容与电源的正母线相连接，通过所述至少一个第二隔直电容与电源的负母线相连接。
6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述阻抗调节电路还包括至少一个第一隔直电容、至少一个第二隔直电容和至少一个第三隔直电容，所述超前桥臂阻抗调节电路和所述滞后桥臂阻抗调节电路的第二端分别与所述至少一个第一隔直电容的第一端相连，所述至少一个第一隔直电容的第二端通过所述至少一个第二隔直电容与电源的正母线相连接，所述至少一个第一隔直电容的第二端通过所述至少一个第三隔直电容与电源的负母线相连接。
7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述超前桥臂阻抗调节电路还包括至少一个隔直电容，所述超前桥臂阻抗调节电路的电感支路通过所述至少一个隔直电容与电源的正母线、负母线或母线中点中的一个相连接。
8.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述超前桥臂阻抗调节电路还包括至少一个第一隔直电容和至少一个第二隔直电容，所述超前桥臂阻抗调节电路的电感支路通过所述至少一个第一隔直电容与电源的正母线相连接，通过所述至少一个第二隔直电容与电源的负母线相连接。
9.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述超前桥臂阻抗调节电路还包括至少一个第一隔直电容、至少一个第二隔直电容和至少一个第三隔直电容，所述超前桥臂阻抗调节电路的电感支路通过所述至少一个第一隔直电容、所述至少一个第二隔直电容与电源的正母线相连接，所述超前桥臂阻抗调节电路的电感支路通过所述至少一个第一隔直电容、所述至少一个第三隔直电容与电源的负母线相连接。
10.根据权利要求1-9任一项所述的装置，其特征在于，所述补偿电路包括LCC，或LCL。
11.根据权利要求1-10任一项所述的装置，其特征在于，所述超前桥臂阻抗调节电路还包括至少一个二极管箝位电路，所述超前桥臂阻抗调节电路的所述可控电感支路与所述超前桥臂阻抗调节电路的所述至少一个二极管箝位电路相连，所述超前桥臂阻抗调节电路的二极管箝位电路包括第一二极管和第二二极管，所述超前桥臂阻抗调节电路的可控电感支路中的电感和开关的连接点与所述第一二极管的阳极、所述第二二极管的阴极分别连接。
12.根据权利要求1-11任一项所述的装置，其特征在于，所述滞后桥臂阻抗调节电路还包括至少一个二极管箝位电路，所述滞后桥臂阻抗调节电路的所述可控电感支路与所述滞后桥臂阻抗调节电路的所述至少一个二极管箝位电路相连，所述滞后桥臂阻抗调节电路的二极管箝位电路包括第三二极管和第四二极管，所述滞后桥臂阻抗调节电路的可控电感支路中的电感和开关的连接点与所述第三二极管的阳极、所述第四二极管的阴极分别连接。
13.根据权利要求1-12任一项所述的装置，其特征在于，所述控制器用于获得流入所述补偿电路的电流；根据所述流入所述补偿电路的电流，控制所述无线充电发射装置的超前桥臂阻抗调节电路中可控电感支路的开关的导通或关断来改变流出所述无线充电发射装置的超前桥臂的电流，使所述超前桥臂的可控开关管实现零电压开关。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述控制器用于：
获得流入所述补偿电路的电流与预设电流的差值，根据所述差值控制所述超前桥臂阻抗调节电路中的电感支路中开关的导通或关断。
15.根据权利要求13或14所述的装置，其特征在于，所述控制器用于：
获得超前桥臂的可控开关管关断时刻到实际开通时刻期间内由所述超前桥臂可控开关管的中点流入所述补偿电路的电流。
16.根据权利要求13或14所述的装置，其特征在于，所述控制器用于：
根据所述超前桥臂的可控开关管关断时刻到实际开通时刻期间内流出所述超前桥臂的电流、以及所述超前桥臂阻抗调节电路电感支路的电流，获得流入所述补偿电路的电流。
17.一种无线充电发射装置的控制方法，其特征在于，所述方法包括：
获得流入所述无线充电发射装置的补偿电路的电流；
根据所述流入所述补偿电路的电流，控制所述无线充电发射装置的超前桥臂阻抗调节电路中可控电感支路的开关的导通或关断来改变流出所述无线充电发射装置的超前桥臂的电流，使所述超前桥臂的可控开关管实现零电压开关。
18.根据权利要求17所述的控制方法，其特征在于，所述方法包括：
获得流入所述补偿电路的电流与预设电流的差值，根据所述差值控制所述超前桥臂阻抗调节电路中的电感支路中开关的导通或关断。
19.根据权利要求17或18所述的控制方法，其特征在于，所述方法包括：
获得超前桥臂的可控开关管从关断时刻到实际开通时刻期间内由所述超前桥臂可控开关管的中点流入所述补偿电路的电流。
20.根据权利要求17或18所述的控制方法，其特征在于，所述方法包括：
根据所述超前桥臂的可控开关管从关断时刻到开通时刻期间内流出所述超前桥臂的电流、以及所述超前桥臂阻抗调节电路电感支路的电流，获得流入所述补偿电路的电流。
21.一种无线充电系统，其特征在于，包括无线充电接收装置和如权利要求1-16任一项所述的无线充电发射装置；所述无线充电接收装置用于接收所述无线充电发射装置发射的交变磁场，并将所述交变磁场转换为直流电提供给用电设备。
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