CN113300481B - 一种自适应电池充电曲线的三线圈电池无线充电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种自适应电池充电曲线的三线圈电池无线充电系统，包括三线圈变压器、直流电源、高频逆变器、原边补偿电容、副边补偿电容、电池、副边整流桥、附加侧整流桥、附加回路补偿拓扑和附加补偿电容。本发明无线充电系统通过合理设计系统工作频率及附加回路补偿拓扑的参数值，构建得到三个线圈回路，通过调节工作频率得到恒流输出，并根据设定的工作频率确定原副边补偿电容大小，根据充电电池所需恒压阈值大小确定附加回路补偿参数，实现恒流‑恒压的自适应切换和输出阈值的灵活调节，通过三个线圈回路实现了电池所需的恒流‑恒压自适应切换，不需要复杂控制与频率切换，避免了因复杂控制可能引起的通信故障问题和频率切换带来的不稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种自适应电池充电曲线的三线圈电池无线充电系统，涉及无线电能传输技术，属于发电、变电或配电的技术领域。
背景技术
WPT(无线电能传输技术)是一种通过电磁效应实现从电源到负载无电气接触地进行电能传输的新型输电方式，相比传统有线输电方式，其具有灵活便捷，安全可靠和环境适应性强等优点，因此受到了越来越广泛的关注。目前感应式无线电能传输技术已广泛应用到消费电子，LED照明，电动汽车充电和医疗器械等领域。其中，运用无线电能传输系统对锂电池充电的发展潜力巨大。
锂电池充电过程主要分为恒流和恒压两个阶段。首先进入恒流充电阶段，锂电池的等效阻抗会随充电时间逐渐上升，达到电池充电电压限值后，进入恒压充电，并保持这一电压继续充电，充电电流则因蓄电池等效负载变大而逐渐缩小，最终完成充电。
目前采用的无线充电系统中功率变换器主要分为三种：
1、充电系统采用两级式结构，能省去一次控制设计，但增加了换流阶段和复杂的控制；
2、拓扑内串联高频开关的复合拓扑，这种复合式的拓扑产生的损耗和成本较高；
3、采用双频率切换的充电系统，通过恒流恒压之间频率切换完成充电，这种方案需要充电状态检测、无线反馈通信和主动控制，增加了控制电路的复杂性，降低了系统的可靠性，并且需要原副边之间通信，并且电压增益受限于松耦合变压器的参数。
综上，目前的IPT系统在拓扑恒流恒压之间的切换与灵活性的提升上仍有局限性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自适应电池充电曲线的三线圈电池无线充电系统，通过合理设计系统工作频率及附加回路补偿拓扑的参数值，构建得到三个线圈回路，通过调节工作频率得到恒流输出，并根据设定的工作频率确定原副边补偿电容大小，根据充电电池所需恒压阈值大小确定附加回路补偿参数，实现恒流-恒压的自适应切换和输出阈值的灵活调节，无需受到变压器参数的限值，通过三个线圈回路实现了电池所需的恒流-恒压自适应切换，不需要复杂控制与频率切换，避免了因复杂控制可能引起的通信故障问题和频率切换带来的不稳定性，通过附加侧整流桥钳位，自动切换两种工作模式，实现方式简单，且变换器还具有开路保护的作用，当恒流阶段负载故障开路，系统进入恒压模式，避免了开路故障引起的危害。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种自适应电池充电曲线的三线圈电池无线充电系统，所述无线充电系统包括三线圈变压器、直流电源、高频逆变器、原边补偿电容、副边补偿电容、副边整流桥、附加侧整流桥和附加回路补偿拓扑。
所述直流电源并联在高频逆变器的输入端，原边补偿电容的一端连接在高频逆变器的输出端正极，另一端连接在三线圈变压器的原边线圈的正极，高频逆变器的输出端负极连接三线圈变压器的原边线圈的负极。
所述副边补偿电容的一端连接三线圈变压器的副边线圈的正极，另一端连接副边整流桥的输入端正极，三线圈变压器的副边线圈的负极连接副边整流桥的输入端负极。
所述附加侧整流桥的输入端并联在直流电源上，输出端并联在附加回路补偿拓扑的输入端，附加回路补偿拓扑的输出端并联在三线圈变压器的附加线圈上。
通过调节系统的工作频率调节和调节系统的输出电流阈值，通过设计附加回路补偿拓扑的参数值，调节系统输出电压阈值。
所述原边补偿电容的容值C1和副边补偿电容的容值C2的大小根据系统的工作频率与对应线圈自感确定。
进一步的，所述附加回路补偿拓扑为附加回路原始补偿拓扑或附加回路原始补偿拓扑的简化结构。
进一步的，所述附加回路原始补偿拓扑包括第一电感Lf1、第三电感Lfx、第二电感Lf2、附加回路补偿电容C3、第一电容Cf1和第二电容Cf2，第一电感Lf1的一端为附加回路补偿拓扑的输入端正极，另一端与第三电感Lfx的一端相连，第三电感Lfx的另一端与第二电感Lf2的一端相连，第二电感Lf2的另一端与附加回路补偿电容C3的一端相连。
所述附加回路补偿电容C3的另一端为附加回路补偿拓扑的输出端正极，第一电容Cf1的一端连接在第一电感Lf1和第三电感Lfx之间，另一端为附加回路补偿拓扑的输入端负极，第二电容Cf2的一端连接在第二电感Lf2和第三电感Lfx之间，另一端为附加回路补偿拓扑的输出端负极，附加回路补偿拓扑输出端负极与输入端负极相连。
所述附加回路原始补偿拓扑的各补偿元件的参数值满足下式：
Lfx＝Lf1+Lf2，
其中，ω为系统工作的角频率，L3为三线圈变压器的附加线圈的自感值。
进一步的，所述原边补偿电容的容值
副边补偿电容的容值
其中，L1和L2分别为三线圈变压器的原边线圈和副边线圈的自感值。
进一步的，所述系统的工作模式分为恒流阶段和恒压阶段。
所述恒流阶段的输出电流满足下式：
其中，Io为输出恒流阈值大小，M12为三线圈变压器的原边线圈与副边线圈的之间互感，VIN为直流电源的输出电压。
所述系统输出电压满足下式：
其中，VO为电池充电所需恒压阈值，M13为三线圈变压器原边线圈与附加线圈的之间互感。
进一步的，所述系统在恒流阶段向恒压阶段切换时电池等效负载边界条件为：
其中，RL,1为系统恒流-恒压模式切换的等效负载边界值，M23为三线圈变压器副边线圈与附加线圈之间的互感；
所述系统恒流-恒压模式切换的等效负载边界值根据三线圈变压器中线圈之间的互感值、系统工作角频率ω以及附加回路补偿拓扑中补偿元件的参数值确定。
所述系统在恒压阶段开始时电池等效负载边界条件为：
其中，RL,2为系统恒压模式开始的等效负载边界值；
所述系统恒压模式开始的等效负载边界值根据三线圈变压器中线圈之间的互感值、系统工作角频率ω以及附加回路补偿拓扑中补偿元件的参数值确定。
进一步的，所述恒流阶段的输出电流与直流电源的电压值VIN、系统工作的角频率ω以及三线圈变压器中线圈之间的互感值有关，在已知三线圈变压器参数的条件下，系统角频率由所需输出电流阈值确定。
所述系统输出电压与三线圈变压器中线圈之间的互感值以及附加回路补偿拓扑中补偿元件的参数值有关，附加回路补偿拓扑中补偿元件的参数值根据系统所需输出电压阈值确定，首先设定第一电感Lf1或第二电感Lf2中的任意一个电感参数，第一电感Lf1或第二电感Lf2中的另一个电感参数的取值根据电池充电所需的恒压阈值Vo的大小确定。
进一步的，所述附加回路原始补偿拓扑的简化结构由附加回路原始补偿拓扑经过电路星-角变换与并联关系等效而得。
所述附加回路原始补偿拓扑的简化结构包括第一补偿电感L11、第二补偿电感L22、第一补偿电容C11和第二补偿电容C22，第一补偿电感L11的一端为附加回路补偿拓扑的输入端正极，另一端与第二补偿电感L22的一端相连，第二补偿电感L22的另一端为附加回路补偿拓扑的输出端正极。
所述第一补偿电容C11的一端连接在第一补偿电感L11与第二补偿电感L22之间，另一端为附加回路补偿拓扑的输入端正极，第二补偿电容C22的一端连接附加回路补偿拓扑的输出端正极，另一端为附加回路补偿拓扑的输出端负极，附加回路补偿拓扑的输出端负极与输入端负极相连。
所述附加回路原始补偿拓扑的简化结构的各补偿元件的参数值满足下式：
L11＝Lf1，
本发明的有益效果：
1、本发明通过合理设计通过合理设计附加回路补偿拓扑的参数值，构建得到三个线圈回路，通过调节附加回路补偿拓扑的参数值，调节系统的工作频率和系统的恒压输出阈值，进而调节系统的恒流输出阈值；实现恒流-恒压的自适应切换和输出阈值的灵活调节，无需受到变压器参数的限值；
2、本发明提出的一种自适应电池充电曲线的三线圈电池无线充电系统，通过三个线圈回路实现了电池所需的恒流-恒压自适应切换，不需要复杂控制与频率切换，避免了因复杂控制可能引起的通信故障问题和频率切换带来的不稳定性，通过附加侧整流桥钳位，自动切换两种工作模式，实现方式简单，变换器还具有开路保护的作用，当恒流阶段负载故障开路，系统进入恒压模式，避免了开路故障引起的危害。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明无线充电系统结构电路原理图；
图2是本发明无线充电系统的互感等效电路原理图；
图3是本发明实施例涉及的简化结构电路原理图；
图4是本发明简化结构电路的等效电路；
图5是本发明实施例恒流阶段以等效负载10Ω为例的实验波形图；
图6是本发明实施例恒流阶段以等效负载10Ω为例的实验波形图；
图7是本发明实施例过渡阶段以等效负载20Ω为例实验波形图；
图8是本发明实施例过渡阶段以等效负载20Ω为例实验波形图；
图9是本发明实施例恒压阶段以等效负载50Ω为例实验波形图；
图10是本发明实施例恒压阶段以等效负载50Ω为例实验波形图；
图11是本发明实施例恒压阶段以等效负载100Ω为例实验波形图；
图12是本发明实施例恒压阶段以等效负载100Ω为例实验波形图。
图中标号说明：L1、L2与L3分别为三线圈变压器的原边线圈、副边线圈和附加线圈自感，C1、C2分别为原边线圈、副边线圈补偿电容，v1、v2、v3分别为高频逆变器输出电压、副边整流桥输入电压和附加电路整流桥两端电压，i1、i2、i3分别为高频逆变器输出电流、副边线圈上的电流和附加侧整流桥侧电流。
具体实施方式
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图对本发明实施例技术方案进行详细说明。
一种自适应电池充电曲线的三线圈电池无线充电系统，如图1所示，无线充电系统包括三线圈变压器1、直流电源2、高频逆变器3、原边补偿电容4、副边补偿电容5、副边整流桥6、附加侧整流桥7和附加回路补偿拓扑8。
所述直流电源2并联在高频逆变器3的输入端，原边补偿电容4的一端连接在高频逆变器3的输出端正极，另一端连接在三线圈变压器1的原边线圈的正极，高频逆变器3的输出端负极连接三线圈变压器1的原边线圈的负极；
所述副边补偿电容5的一端连接三线圈变压器1的副边线圈的正极，另一端连接副边整流桥6的输入端正极，三线圈变压器1的副边线圈的负极连接副边整流桥6的输入端负极。
所述附加侧整流桥7的输入端并联在直流电源2上，输出端并联在附加回路补偿拓扑8的输入端，附加回路补偿拓扑8的输出端并联在三线圈变压器1的附加线圈上。
三线圈变压器1的原边线圈、副边线圈和附加线圈的自感值分别为L1、L2和L3。
附加回路补偿拓扑8可以是附加回路原始补偿拓扑，也可以是附加回路原始补偿拓扑的简化结构。
附加回路原始补偿拓扑包括第一电感Lf1、第三电感Lfx、第二电感Lf2、附加回路补偿电容C3、第一电容Cf1和第二电容Cf2，第一电感Lf1的一端为附加回路补偿拓扑8的输入端正极，另一端与第三电感Lfx的一端相连，第三电感Lfx的另一端与第二电感Lf2的一端相连，第二电感Lf2的另一端与附加回路补偿电容C3的一端相连。
附加回路补偿电容C3的另一端为附加回路补偿拓扑8的输出端正极，第一电容Cf1的一端连接在第一电感Lf1和第三电感Lfx之间，另一端为附加回路补偿拓扑8的输入端负极，第二电容Cf2的一端连接在第二电感Lf2和第三电感Lfx之间，另一端为附加回路补偿拓扑8的输出端负极，附加回路补偿拓扑8输出端负极与输入端负极相连。
附加回路原始补偿拓扑的简化结构可以由附加回路原始补偿拓扑经过电路星-角变换与并联关系等效而得。
附加回路原始补偿拓扑的简化结构包括第一补偿电感L11、第二补偿电感L22、第一补偿电容C11和第二补偿电容C22，第一补偿电感L11的一端为附加回路补偿拓扑8的输入端正极，另一端与第二补偿电感L22的一端相连，第二补偿电感L22的另一端为附加回路补偿拓扑8的输出端正极，第一补偿电容C11的一端连接在第一补偿电感L11与第二补偿电感L22之间，另一端为附加回路补偿拓扑8的输入端正极，第二补偿电容C22的一端连接附加回路补偿拓扑8的输出端正极，另一端为附加回路补偿拓扑8的输出端负极，附加回路补偿拓扑8的输出端负极与输入端负极相连。
所述原边补偿电容4的容值C1和副边补偿电容5的容值C2由系统工作频率与对应线圈自感确定，其大小分别为
附加回路补偿拓扑8中的补偿参数满足下式：
Lfx＝Lf1+Lf2。
其中，所述第一电感Lf1为设定值，第二电感Lf2的取值根据电池充电所需的恒压阈值的大小确定，由上式得出，第一电容Cf1的取值根据第一电感的Lf1的大小以及系统工作频率ω确定。
系统工作频率ω根据输出恒流阈值的大小与三线圈变压器各线圈之间的互感值确定。
附加回路原始补偿拓扑的简化结构的各补偿元件的参数值可由如下公式计算而得：
L11＝Lf1，
原边线圈、副边线圈与附加线圈两两之间存在互感，其中，原边线圈与副边线圈的之间互感为M12，原边线圈与附加线圈的之间互感为M13，副边线圈与附加线圈之间的互感为M23。
系统首先进入电池充电的恒流阶段，三线圈变压器的各线圈上产生感应电势，无线充电系统的互感等效电路原理图，如图2所示，根据图2可以得出：
其中，UA为附加线圈和附加补偿电容C3连接端的电压，即附加线圈上的感应电势，U3为附加侧整流桥7的输入端电压。
由上式可以看出，UA与U3的比值大小与附加回路补偿拓扑8中的两个电容的比值成正比，在恒流初始阶段，U3幅值未能超过直流电源2的电压值，故附加侧整流桥7暂未导通。
恒流阶段电压方程组如下：
其中，U1为高频逆变器3输出的方波电压，U2为副边整流桥6的输入电压，UA为与附加线圈的感应电势同频的正弦交流基波信号电压，I1、I2分别为三线圈变压器的原边侧输入电流相量和副边侧电流相量，Req为副边整流桥6和电池的等效电阻。
结合公式①、②与整流桥的特性，得出下式：
其中，Io为输出恒流阈值大小。
无线充电系统在恒流模式下，附加侧整流桥7不导通的条件为|U3|＜VIN，结合恒流阶段电压方程组，得到恒流向恒压切换时电池等效负载边界条件一：
其中，RL,1为系统恒流-恒压模式切换的等效负载边界值。
无线充电系统在工作过程中，电池的等效负载不断增大，超过边界条件一后，电压U3幅值开始超过直流电源2的电压VIN大小，附加侧整流桥7上的二极管开始导通，但U3幅值仍不足够大，二极管导通不充分，附加回路电流断续。
当U3的幅值达到
时，电压方程组如下：
其中，IA为附加线圈上的电流相量，结合公式③、④以及U3与UA的关系，得到恒压模式开始时电池等效负载边界条件二：
其中，RL,2为系统恒压模式开始的等效负载边界值。
无线充电系统工作时的电池的等效负载继续增大，超过边界条件二后，附加侧整流桥7充分导通，充电系统完全进入恒压模式。
由于附加线圈与副边线圈之间的耦合较弱，则互感M23相对较小，将其近似为0。
无线充电系统在工作模式下，附加回路电压U3被钳位成方波信号，高频逆变器3的输入电流也被钳位至恒定值，高频逆变器3的输入电流满足下式：
其中，IP,CV为所述系统进入恒压模式后高频逆变器3输出电流的幅值，考虑附加侧整流桥7、副边整流桥6的特性，系统的输出电压通过下式决定：
其中，Vo为电池充电所需的恒压阈值，充电电压维持这一阈值，电流逐渐下降，充电过程结束。
本申请公开无线充电系统的一个实施例，实施例涉及的简化结构电路原理图，如图3所示，本实施例中的附加回路补偿拓扑8为附加回路原始补偿拓扑的简化结构电路星-角变换与并联关系等效而得，其中：
L11＝Lf1，
在进行实际应用时应采用该结构，可以减少补偿元件的使用，提高系统工作效率和减少成本。
简化结构电路的等效电路，如图4所示。
为验证系统设计与分析的合理性，根据图3所示结构搭建系统实验平台进行实验验证。
实验设计系统的输入直流电压为48V，设定输出恒流阈值为2.5A，输出恒压阈值为72V，系统工作频率为100kHz，系统中其他参数设置如表1所示。
表1
其中，k12、k13、k23分别为三线圈变压器中互感M12、M13、M23对应的耦合系数。
恒流阶段以等效负载10Ω为例的实验波形，如图5、图6所示，根据原理进行实验验证，电池的等效负载为10Ω时，属于恒流阶段，由图5和图6可以看出，该阶段实现了系统输入零相位角并得到了所需的恒流输出值。
过渡阶段以等效负载20Ω为例实验波形，如图7、图8所示，得到电池等效负载边界条件一为17Ω，电池等效负载边界条件二为22Ω，边界条件一与边界条件二之间的工作状态为恒流-恒压切换的过渡状态。
由图7和图8可以看出，过渡阶段的状态符合理论分析，附加线圈上的电压部分被钳位，电流开始下降，电压快速上升。
恒压阶段以等效负载50Ω为例实验波形，如图9、图10所示，电池的等效负载超过边界条件二后进入了恒压阶段。
由图9可以看出，恒压阶段仍然保持输入零相位角，由图10可以看出，输出电压稳定在设计所需的72V恒压阈值。
恒压阶段以等效负载100Ω为例，实验波形如图11、图12所示，电池的等效负载增大到100Ω时，系统已经进入恒压稳定状态。
由图11可以看出，恒压阶段仍能实现输入零相位角，由图12可以看出，恒压阶段的输出电压稳定在设计所需的72V恒压阈值附近，处于电池安全工作范围内。
综上，该无线充电系统输出的恒流与恒压阈值与负载无关，并且可以通过附加回路补偿拓扑8中的参数进行配置以设计得到所需的输出阈值大小，输出值不受变压器参数限制，设计灵活度高。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (6)
1.一种自适应电池充电曲线的三线圈电池无线充电系统，其特征在于，所述无线充电系统包括三线圈变压器(1)、直流电源(2)、高频逆变器(3)、原边补偿电容(4)、副边补偿电容(5)、副边整流桥(6)、附加侧整流桥(7)和附加回路补偿拓扑(8)；
所述直流电源(2)并联在高频逆变器(3)的输入端，原边补偿电容(4)的一端连接在高频逆变器(3)的输出端正极，另一端连接在三线圈变压器(1)的原边线圈的正极，高频逆变器(3)的输出端负极连接三线圈变压器(1)的原边线圈的负极；
所述副边补偿电容(5)的一端连接三线圈变压器(1)的副边线圈的正极，另一端连接副边整流桥(6)的输入端正极，三线圈变压器(1)的副边线圈的负极连接副边整流桥(6)的输入端负极；
所述附加侧整流桥(7)的输入端并联在直流电源(2)上，输出端并联在附加回路补偿拓扑(8)的输入端，附加回路补偿拓扑(8)的输出端并联在三线圈变压器(1)的附加线圈上；
通过调节系统的工作频率调节和调节系统的输出电流阈值，通过设计附加回路补偿拓扑(8)的参数值，调节系统输出电压阈值；
所述原边补偿电容(4)的容值C1和副边补偿电容(5)的容值C2的大小根据系统的工作频率与对应线圈自感确定；
所述附加回路补偿拓扑(8)为附加回路原始补偿拓扑或附加回路原始补偿拓扑的简化结构；
所述附加回路原始补偿拓扑包括第一电感Lf1、第三电感Lfx、第二电感Lf2、附加回路补偿电容C3、第一电容Cf1和第二电容Cf2，第一电感Lf1的一端为附加回路补偿拓扑(8)的输入端正极，另一端与第三电感Lfx的一端相连，第三电感Lfx的另一端与第二电感Lf2的一端相连，第二电感Lf2的另一端与附加回路补偿电容C3的一端相连；
所述附加回路补偿电容C3的另一端为附加回路补偿拓扑(8)的输出端正极，第一电容Cf1的一端连接在第一电感Lf1和第三电感Lfx之间，另一端为附加回路补偿拓扑(8)的输入端负极，第二电容Cf2的一端连接在第二电感Lf2和第三电感Lfx之间，另一端为附加回路补偿拓扑(8)的输出端负极，附加回路补偿拓扑(8)输出端负极与输入端负极相连；
所述附加回路原始补偿拓扑的各补偿元件的参数值满足下式：
Lfx＝Lf1+Lf2，
其中，ω为系统工作的角频率，L3为三线圈变压器(1)的附加线圈的自感值。
2.根据权利要求1所述的一种自适应电池充电曲线的三线圈电池无线充电系统，其特征在于，所述原边补偿电容(4)的容值
副边补偿电容(5)的容值
其中，L1和L2分别为三线圈变压器(1)的原边线圈和副边线圈的自感值。
3.根据权利要求2所述的一种自适应电池充电曲线的三线圈电池无线充电系统，其特征在于，所述系统的工作模式分为恒流阶段和恒压阶段；
所述恒流阶段的输出电流满足下式：
其中，Io为输出恒流阈值大小，M12为三线圈变压器(1)的原边线圈与副边线圈的之间互感，VIN为直流电源(2)的输出电压；
所述系统输出电压满足下式：
其中，VO为电池充电所需恒压阈值，M13为三线圈变压器(1)原边线圈与附加线圈的之间互感。
4.根据权利要求3所述的一种自适应电池充电曲线的三线圈电池无线充电系统，其特征在于，
所述系统在恒流阶段向恒压阶段切换时电池等效负载边界条件为：
其中，RL,1为系统恒流-恒压模式切换的等效负载边界值，M23为三线圈变压器(1)副边线圈与附加线圈之间的互感；
所述系统恒流-恒压模式切换的等效负载边界值根据三线圈变压器(1)中线圈之间的互感值、系统工作角频率ω以及附加回路补偿拓扑(8)中补偿元件的参数值确定；
所述系统在恒压阶段开始时电池等效负载边界条件为：
其中，RL,2为系统恒压模式开始的等效负载边界值；
所述系统恒压模式开始的等效负载边界值根据三线圈变压器(1)中线圈之间的互感值、系统工作角频率ω以及附加回路补偿拓扑(8)中补偿元件的参数值确定。
5.根据权利要求4所述的一种自适应电池充电曲线的三线圈电池无线充电系统，其特征在于，所述恒流阶段的输出电流与直流电源(2)的电压值VIN、系统工作的角频率ω以及三线圈变压器(1)中线圈之间的互感值有关，在已知三线圈变压器(1)参数的条件下，系统角频率由所需输出电流阈值确定；
所述系统输出电压与三线圈变压器(1)中线圈之间的互感值以及附加回路补偿拓扑(8)中补偿元件的参数值有关，附加回路补偿拓扑(8)中补偿元件的参数值根据系统所需输出电压阈值确定，首先设定第一电感Lf1或第二电感Lf2中的任意一个电感参数，第一电感Lf1或第二电感Lf2中的另一个电感参数的取值根据电池充电所需的恒压阈值Vo的大小确定。
6.根据权利要求5所述的一种自适应电池充电曲线的三线圈电池无线充电系统，其特征在于，所述附加回路原始补偿拓扑的简化结构由附加回路原始补偿拓扑经过电路星-角变换与并联关系等效而得；
所述附加回路原始补偿拓扑的简化结构包括第一补偿电感L11、第二补偿电感L22、第一补偿电容C11和第二补偿电容C22，第一补偿电感L11的一端为附加回路补偿拓扑(8)的输入端正极，另一端与第二补偿电感L22的一端相连，第二补偿电感L22的另一端为附加回路补偿拓扑(8)的输出端正极；
所述第一补偿电容C11的一端连接在第一补偿电感L11与第二补偿电感L22之间，另一端为附加回路补偿拓扑(8)的输入端正极，第二补偿电容C22的一端连接附加回路补偿拓扑(8)的输出端正极，另一端为附加回路补偿拓扑(8)的输出端负极，附加回路补偿拓扑(8)的输出端负极与输入端负极相连；
所述附加回路原始补偿拓扑的简化结构的各补偿元件的参数值满足下式：
L11＝Lf1，
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| CN202110668532.2A CN113300481B (zh) | 2021-06-16 | 2021-06-16 | 一种自适应电池充电曲线的三线圈电池无线充电系统 |
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|---|---|---|---|---|
| CN112087061A (zh) * | 2020-09-02 | 2020-12-15 | 东南大学 | 一种可自动恒流-恒压切换的三线圈电池无线充电系统 |
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