WO2020191658A1

WO2020191658A1 - 无线充电发射装置、发射方法及无线充电系统

Info

Publication number: WO2020191658A1
Application number: PCT/CN2019/079864
Authority: WO
Inventors: 毛云鹤; 刘彦丁
Original assignee: 华为技术有限公司
Priority date: 2019-03-27
Filing date: 2019-03-27
Publication date: 2020-10-01
Also published as: CN112219333B; BR112021003019A2; EP3809555A1; EP3809555A4; US11190042B2; US20210152013A1; CN112219333A

Abstract

一种用于电动汽车的无线充电发射装置、发射方法及无线充电系统，装置包括：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），将逆变电路输出的交流电进行补偿后发送给发射线圈；发射线圈（202），接收交流电并产生交变磁场；阻抗调节电路（203）包括至少一个电感支路，每个电感支路包括串联连接的电感（L）和开关（K），所有电感支路相互并联后形成调节支路，调节支路的第一端连接直流电源的输出端口，调节支路的第二端连接滞后桥臂的中点；控制器（204），用于控制电感支路中开关的导通或关断来改变流出滞后桥臂的电流，使滞后桥臂的可控开关管（S1，S2）实现零电压开关。

Description

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发射装置和无线接收装置。

其中，无线发射装置位于发射端，无线接收装置位于接收端。

发射端包括：逆变器H1、发射端LCL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。

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。

目前，为了提高无线充电的效率，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，这样将会增加无线发射装置的体积和成本。虽然，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，其逆变电路在不同的移相角度或在滞后桥臂的可控开关管关断时刻的电流不同时，均能够实现ZVS，降低开关损耗，提高无线充电的效率。另外，本申请还提供了一种应用于该无线充电发射装置的发射方法及无线充电系统。

第一方面，本申请提供了一种无线充电发射装置，包括：逆变电路、发射线圈、阻抗调节电路、控制器和补偿电路；其中，逆变电路将直流电源输出的直流电逆变为交流电，逆变电路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；补偿电路将逆变电路输出的交流电进行补偿后发送给发射线圈；发射线圈用于接收交流电并产生交变磁场；阻抗调节电路包括至少一个电感支路，即电感支路可以为一个，也可以为多个，每个电感支路包括串联连接的电感和开关，所有电感支路相互并联后形成调节支路，调节支路的两端分别连接直流电源的输出端口和滞后桥臂的中点；控制器通过控制电感支路中开关的开断状态来改变流出滞后桥臂的电流，使滞后桥臂的可控开关管实现ZVS。

本申请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，来改变向滞后桥臂注入的感性电流大小，从而使滞后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，逆变电路的滞后桥臂自身可以实现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，因此，该方式控制灵活，可以在需要接入时实现ZVS，在滞后桥臂不需要接入电感支路时，控制电感支路断开，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。

结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，控制器根据逆变电路当前的移相角度和输出功率，控制电感支路中开关的导通或关断；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。

结合第一方面及上述任一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，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。

可以预先通过仿真获得不同输出功率时对应的移相角度与流出滞后桥臂的电流的对应关系，存储在控制器中，当实际运行时，控制器可以实时根据当前的输出功率查找对应的对应关系，根据找出的对应关系确定当前的移相角度位于的区间，由于不同的区间对应闭合不同数目的电感支路，因此，可以根据当前的移相角度位于的区间控制对应数目的电感支路闭合。由于预先仿真获得移相角度和流出滞后桥臂的电流的对应关系，因此，实际运行过程中，可以降低控制器的任务量，不必计算，直接查找即可，响应速度快，提高控制器的运行性能。

结合第一方面及上述任一种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，控制器可以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来控制电感支路中开关的导通或关断，也可以根据流出滞后桥臂的电流来控制电感支路中开关的导通或关断。下面分别进行介绍：

结合第一方面及上述任一种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，控制器获得滞后桥臂的可控开关管关断时刻流入补偿电路的电流与预设电流的差值，根据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。

已经存在闭合的电感支路时，可以直接测量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。

结合第一方面及上述任一种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，控制器根据滞后桥臂的可控开关管关断时刻流出滞后桥臂的电流与当前的电感支路的闭合数目可以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。

以上介绍的根据电流直接控制电感支路通断的情况，相比于根据移相角度和输出功率控制电感支路时，节省了预先的仿真过程，而是直接通过电流检测电路进行电流检测，准确性更符合实际产品。

结合第一方面及上述任一种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，调节支路的第一端连接直流电源的输出端的正直流母线或负直流母线或者直流母线中点，调节支路第一端与直流电源的不同连接方式可以根据实际直流电源的条件进行设置。

结合第一方面及上述任一种可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，阻抗调节电路还包括：第一隔直电容；调节支路的第一端通过第一隔直电容连接直流母线中点，第一隔直电容可以滤除调节支路中的直流电成分，减小滞后桥臂中的电流有效值增加量，进而降低滞后桥臂中可控开关管的导通损耗以及开关损耗。

结合第一方面及上述任一种可能的实现方式，在第八种可能的实现方式中，阻抗调节电路还包括：第二隔直电容；调节支路的第一端通过第二隔直电容连接正直流母线，第二隔直电容可以滤除调节支路中的直流电成分，减小滞后桥臂中的电流有效值增加量，进而降低滞后桥臂中可控开关管的导通损耗以及开关损耗。

结合第一方面及上述任一种可能的实现方式，在第九种可能的实现方式中，阻抗调节电路还包括：第三隔直电容；调节支路的第一端通过第三隔直电容连接负直流母线，第三隔直电容可以滤除调节支路中的直流电成分，减小滞后桥臂中的电流有效值增加量，进而降低滞后桥臂中可控开关管的导通损耗以及开关损耗。

结合第一方面及上述任一种可能的实现方式，在第九种可能的实现方式中，至少一个电感支路包括：第一二极管和第二二极管；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负直流母线。

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，能够为该电感支路中的电感提供续流通路，并且能够维持该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。

结合第一方面及上述任一种可能的实现方式，在第十种可能的实现方式中，阻抗调节电路包括至少两个电感支路；两个电感支路分别为：第一电感支路和第二电感支路；第一电感支路包括第一电感和第一开关；第一电感的第一端连接直流电源的输出端口，第一电感的第二端通过第一开关连接滞后桥臂的中点；第二电感支路包括第二电感和第二开关，第二电感的第一端连接直流电源的输出端口，第二电感的第二端通过第二开关连接滞后桥臂的中点。

当阻抗调节电路包括至少两个电感支路时，控制器可以通过调节多条电感支路的导通或关断，使阻抗调节支路为滞后桥臂注入的感性电流与移相角度的匹配更加精确。

第二方面，本申请提供了一种无线充电的控制方法，该方法应用于无线充电发射装置，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；逆变电路用于将直流电源输出的直流电逆变为交流电，逆变电路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；发射线圈用于接收交流电并产生交变磁场；阻抗调节电路包括至少一个电感支路，每个电感支路包括串联连接的电感和开关，所有电感支路相互并联后形成调节支路，调节支路的第一端连接直流电源的输出端口，调节支路的第二端连接滞后桥臂的中点；该方法包括：

控制电感支路中开关的导通或关断来改变流出滞后桥臂的电流，使滞后桥臂的可控开关管实现零电压开关。

结合第二方面，在第一种可能的实现方式中，控制电感支路中开关的导通或关断来改变流出滞后桥臂的电流，具体为：根据逆变电路当前的移相角度和输出功率，控制电感支路中开关的导通或关断；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。

结合第二方面及上述任一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，根据逆变电路当前的移相角度和输出功率，控制电感支路中开关的导通或关断，具体为：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。

结合第二方面及上述任一种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，控制电感支路中开关的导通或关断来改变流出滞后桥臂的电流，具体为：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，控制电感支路中开关的导通或关断。

结合第二方面及上述任一种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，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，控制电感支路中开关的导通或关断，具体为：获得滞后桥臂的可控开关管关断时刻流入补偿电路的电流与预设电流的差值，根据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。

结合第二方面及上述任一种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，根据流出滞后桥臂的电流，控制电感支路中开关的导通或关断，具体为：根据滞后桥臂的可控开关管关断时刻流出滞后桥臂的电流与当前的电感支路的闭合数目获得流入补偿电路的电流，获得流入补偿电路的电流与预设电流的差值，根据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。

第三方面，本申请提供了一种无线充电系统，包括无线充电接收装置和以上的无线充电发射装置；无线充电接收装置用于接收无线充电发射装置发射的交变磁场，并将交变磁场转换为直流电提供为用电设备。

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无线充电发射装置进行充电，在无线充电发射装置调节移相角度时不会中断功率传输，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。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

该无线充电发射装置添加了阻抗调节电路和控制器。阻抗调节电路包括至少一个电感支路，每个电感支路包括串联连接的电感和开关，所有电感支路之间相互并联后形成调节支路，调节支路的第一端连接直流电源的输出端口，调节支路的第二端连接滞后桥臂的中点，在需要的时候可以为滞后桥臂注入感性电流，增大滞后桥臂的感性电流成分。控制器控制电感支路中开关的导通或关断来改变流出所述滞后桥臂的电流，以使滞后桥臂的可控开关管实现ZVS。因为需要控制滞后桥臂的可控开关管实现ZVS，因此需要控制滞后桥臂自身的电流。本申请中的电感支路可以为一个，也可以为多个。本申请是在需要向滞后桥臂注入感性电流时，才控制相应数目的电感支路接入滞后桥臂，进而改变流出滞后桥臂的电流，即滞后桥臂自身的电流。当调节支路包括一个电感支路时，控制器可以控制该电感支路是否接入滞后桥臂的中点，即控制该电感支路的开关闭合时该电感支路接入滞后桥臂的中点，进而向滞后桥臂注入感性电流。当调节支路包括并联在一起的多个电感支路时，控制器可以通过控制各个电感支路中开关的通断以调节阻抗调节电路呈现电感的大小，阻抗调节电路的电感大小不同，则向滞后桥臂注入的感性电流大小不同。控制器可以通过控制导通的电感支路的数目控制注入滞后桥臂的电流大小，从而避免接入的电感个数过多，而增加功耗。从而可以降低电感支路带来的功耗，提高了无线充电的效率，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功率传输的稳定性与可靠性。

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为无线充电发射装置的阻抗调节支路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波形关系示意图；

图4a为本申请实施例二提供的阻抗调节支路包括一条电感支路时滞后桥臂中的电流I ₁与移相角度的关系曲线图；

图4b为本申请提供的另一种阻抗调节支路包括一个电感支路的电路图；

图5a为本申请实施例二提供的阻抗调节支路包括两个电感支路的电路图；

图5b为图5b对应的滞后桥臂中的电流I ₁与移相角度的关系曲线图；

图5c为本申请实施例二提供的另一种阻抗调节支路包括两个电感支路的电路图；

图6a为调节支路包括一个电感支路且电感支路上存在二极管箝位电路的电路图；

图6b为调节支路包括两个电感支路且第一电感支路上存在二极管箝位电路的电路图；

图7为调节支路包括两个电感支路且第二电感支路上存在二极管箝位电路的电路图；

图8为调节支路包括两个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9为一种输出功率为10kW的无线充电发射装置的电路图；

图10为图9中装置不连接电感支路并以10kW恒定功率工作时滞后桥臂中的电流I ₁与移相角度的关系曲线图；

图11为调节支路的第一端连接直流电源的直流母线中点的电路图；

图12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13为本申请装置实施例七提供的再一种无线充电发射装置的电路图；

图14为本申请装置实施例八提供的又一种无线充电发射装置的电路图；

图15为本申请装置实施例九提供的另一种无线充电发射装置的电路图；

图16为本申请装置实施例十提供的又一种无线充电发射装置的电路图；

图17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18为本申请实施例提供的一种无线充电系统的示意图；

图19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。

无线充电发射装置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 Frequency Identification，RFID)、远程(Long Range，Lora)无线技术、近距离无线通信技术(Near Field 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，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，对于超前桥臂其可以在调节过程中实现零电压开关零电压开关,但对于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，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，该装置添加了阻抗调节电路和控制器，其中阻抗调节电路包括至少一个电感支路，每个电感支路包括串联连接的电感和开关，所有电感支路相互并联后形成调节支路，调节支路的第一端连接直流电源的输出端口，调节支路的第二端连接滞后桥臂的中点，利用调节支路为滞后桥臂注入感性电流，增大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，进而控制注入滞后桥臂的电流大小，从而使所述滞后桥臂的可控开关管实现零电压开关。在保证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中以逆变器电路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包括至少一个电感支路，每个电感支路包括串联连接的电感和开关，所有电感支路之间相互并联后形成调节支路，调节支路的第一端连接直流电源205的输出端口，调节支路的第二端连接滞后桥臂的中点，即图2c中可控开关管S1和S2之间的A点。由于调节支路与滞后桥臂的中点连接，因此能够为滞后桥臂注入感性电流，增大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滞后桥臂的电流，以使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。

使滞后桥臂的可控开关管S1和S2实现ZVS，需要使流出滞后桥臂中点的电流的相位滞后于逆变电路201的滞后桥臂输出电压(滞后桥臂中点相对于逆变器负母线的压差)的相位，即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，会改变流出滞后桥臂的中点电流和逆变电路201的滞后桥臂电压之间的相位关系，进而改变滞后桥臂负载的电抗性，当滞后桥臂由感性电路转变为容性电路时，可控开关管S1和S2不能实现ZVS，本申请通过电感支路向滞后桥臂中注入合适的感性电流，以使滞后桥臂中的电流相位保持滞后于逆变电路201的滞后桥臂输出电压的相位。

可以理解的是，调节支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滞后桥臂的可控开关可以实现ZVS。通过控制器控制每条电感支路中开关的通断，改变接通的电感支路的个数(包括0个)，进而改变调节支路为滞后桥臂注入的感性电流的大小。进一步的，通过对每条电感支路中电感的电感量进行合理选择，能够为注入滞后桥臂的感性电流够建立合理的电流梯度，使为滞后桥臂注入的感性电流与移相角度的匹配更加精确，避免当滞后桥臂的可控开关已经实现ZVS时，滞后桥臂中的电流增大过多而加剧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。

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。阻抗调节电路包括至少一个电感支路，每个电感支路包括串联连接的电感和开关，所有电感支路之间相互并联后形成调节支路，调节支路的第一端连接直流电源的输出端口，调节支路的第二端连接滞后桥臂的中点，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，进而控制注入滞后桥臂的电流大小，从而使所述滞后桥臂的可控开关管实现ZVS。在需要向滞后桥臂注入感性电流时，控制器才控制电感支路接入滞后桥臂。当调节支路包括并联在一起的多个电感支路时，控制器可以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不同，阻抗调节电路的电感大小不同，则向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。

装置实施例二：

下面分别以调节支路包括一个电感支路和至少包括两个电感支路为例介绍工作原理。无论调节支路包括一个电感支路还是包括多个电感支路，控制器控制电感支路的闭合和断开可以通过以下两种方式进行控制：

第一种：控制器根据逆变电路当前的移相角度和输出功率，控制电感支路中开关的导通或关断；

第二种：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，控制电感支路中开关的导通或关断。

对于第二种，电感支路均未接入时，流入补偿电路的电流与流出滞后桥臂的电流相等。但是，当有电感支路接入时，则流入补偿电路的电流与流出滞后桥臂的电流不相等。

(一)：调节支路包括一个电感支路，继续参见图3a。

首先，介绍控制器的第一种控制方式：

控制器根据逆变电路当前的移相角度和输出功率，控制电感支路中开关的导通或关断，具体为：

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，流出滞后桥臂的电流I ₁与流入补偿电路的电流I ₂相等。以电流流出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滞后桥臂的可控开关管关断时刻流出滞后桥臂的电流I ₁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I ₂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，下面以滞后桥臂的关断电流代表滞后桥臂的可控开关管关断时刻流出滞后桥臂的电流。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。

参见图3a，该图为无线充电发射装置的阻抗调节支路包括一个电感支路的电路图。

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，电压电流的正方向如图所示，在此不再赘述。

阻抗调节电路203的电感支路包括串联的电感L和开关K，电感L的第一端连接直流电源205的输出端口，电感L的第二端通过开关K连接滞后桥臂的中点，即连接于可控开关管S1和S2之间，因为此时阻抗调节支路中仅包括一条电感支路，所以该电感支路即为调节支路，图3a中并未示出控制器，控制器控制该电感支路中开关K的导通或关断。

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K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。

图3a中滞后桥臂中的关断电流为I ₁，电感支路中的电流为I _L，流入补偿电路206的电流为I ₂，即I ₂也为逆变电路201的输出电流，三者之间存在如下关系：

I ₁＝I _L+I ₂ (1)

参见式(1)，当电感支路关断时，I _L＝0，此时滞后桥臂中的关断电流I ₁与流入补偿电路的电流I ₂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I _L，可以影响滞后桥臂中电流I ₁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θ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I _L。

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I ₂(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U ₁(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I ₁为流入补偿电路206的电流I ₂时，可控开关管S1和S2已经可以实现ZVS，此时控制器控制电感支路的开关K断开，电感支路不向滞后桥臂注入感性电流I _L，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I ₂的相位超前于逆变电路201的滞后桥臂输出电压U ₁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K闭合，使电感支路为滞后桥臂注入感性电流I _L，感性电流I _L与流入补偿电路206的电流I ₂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U ₁的相位，从而使滞后桥臂的可控开关管S1和S2实现ZVS。

可以预先将滞后桥臂上的可控开关管实现ZVS时滞后桥臂中关断电流能够达到的最大值设置为预设电流I ₀，逆变电路201不同的输出功率对应不同的预设电流I ₀。在每条二维曲线上分别预先获取预设电流I ₀对应的移相角度θ ₀，以该移相角度θ ₀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θ ₀的移相角度区间和小于等于预设角度θ ₀的移相角度区间。

参见图4a，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I ₁与移相角度的关系曲线图。

当电感支路未接通时，I ₂与I ₁相等。

以电流流出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，滞后桥臂的关断电流能够使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I ₀(I ₀<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I ₀但与I ₀较为接近的某一电流值为预设电流。

预设电流I ₀对应的移相角度为预设角度θ ₀，则小于θ ₀的移相角度所在区间为第一移相角度区间，大于θ ₀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，向滞后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，此时滞后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。

其次，介绍控制器的第二种控制方式：

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，控制电感支路中开关的导通或关断。

参见图4b，该图为本申请实施例二提供的另一种阻抗调节支路包括一个电感支路的电路图。

本实施例提供的电路中还包括电流检测电路206。

该电流检测电路206用于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或者流出滞后桥臂的电流，并将检测的所述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发送给控制器。

由于调节支路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或者流出滞后桥臂的电流相等，因此，下面以电流检测电路206检测流入补偿电路的电流为例进行介绍。

继续参见图4a，电流检测电路206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I ₃，可以理解的是，当电感支路均未接通时，电流I ₃与流出滞后桥臂的电流相等，控制器将I ₃与预设电流I ₀进行比较，当I ₃>I ₀时，滞后桥臂的可控开关管不能实现ZVS，控制器控制电感支路接通，电感支路向滞后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。I ₃<I ₀时，滞后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。

二)：调节支路包括至少两个电感支路。

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，本申请中不具体限定电感支路的数目，可以根据实际需要以及硬件的体积和成本来选择设置，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。

下面以调节支路至少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进行说明。其中，第一电感支路包括第一电感和第一开关，第一电感的第一端连接直流电源的输出端口，第一电感的第二端通过第一开关连接滞后桥臂的中点；第二电感支路包括第二电感和第二开关，第二电感的第一端连接直流电源的输出端口，第二电感的第二端通过第二开关连接滞后桥臂的中点。

参见图5a，该图为无线充电发射装置的阻抗调节支路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。

阻抗调节电路303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L1和第一开关K1，L1的第一端连接直流电源的输出端口，L1的第二端通过K1连接滞后桥臂的中点；第二电感支路包括串联的第二电感L2和第二开关K2，L21的第一端连接直流电源的输出端口，L2的第二端通过K2连接滞后桥臂的中点；第一电感L1和第二电感L2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)根据逆变电路201当前的移相角度和输出功率，控制第一开关K1和第二开关K2的导通或关断；或，控制器根据滞后桥臂的可控开关管(即可控开关管S1或S3)关断时刻滞后桥臂的电流，控制第一开关K1和第二开关K2的导通或关断。

第一电感支路和第二电感支路并联形成调节支路，调节支路的第一端连接直流电源205的输出端口，调节支路的第二端连接滞后桥臂的中点，即连接于可控开关管S1和S2之间。

图5a中滞后桥臂中的关断电流为I ₁，调节支路中的电流为I _L，逆变电路201的输出电流为I ₂，三者之间仍满足式(1)，即I ₁＝I _L+I ₂，其中调节支路中的电流为I _L为通过两个电感支路的电流总和。

调节支路通过为滞后桥臂注入感性电流I _L，进而影响了滞后桥臂中关断电流I ₁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滞后桥臂注入感性电流I _L的大小。

当所有电感支路均未接通时，滞后桥臂中的关断电流I ₁与流入补偿电路的电流I ₂相等，同样以电流流出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滞后桥臂的关断电流I ₁之间的对应关系，即此时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I ₂的对应关系，不同的输出功率对应不同的对应关系。

参见图5b，该图为本申请实施例二提供的阻抗调节支路包括两条电感支路时滞后桥臂中的电流I ₁与移相角度的对应关系曲线图。

当所有电感支路均未接通时，I ₂与I ₁相等。预先将滞后桥臂上的可控开关管实现ZVS时滞后桥臂中关断电流能够达到的最大值设置为预设电流I ₀。已经导通其中一条电感支路时，I ₂与I ₁不相等，并且导通的电感支路会影响的I ₁大小。

下面以一条电感支路已经导通为例进行介绍，滞后桥臂的可控开关管实现ZVS时滞后桥臂中关断电流能够达到的最大值设置为阈值电流I ₄，且阈值电流I ₄大于预设电流I ₀。逆变电路201不同的输出功率对应不同的预设电流I ₀和阈值电流I ₄。在每条二维曲线上分别预先获取预设电流I ₀对应的预设角度θ ₀和阈值电流I ₄对应的阈值角度θ ₁，以预设角度θ ₀和阈值角度θ ₁为界限依次划分三个不同的移相角度区间，即第一移相角度区间、第二移相角度区间和第三移相角度区间。

当逆变电路当前的移相角度位于第一移相角度区间内时，此时滞后桥臂的可控开关管不能实现ZVS，且需要电感支路注入较大的感性电流，控制器控制第一电感支路和第二电感支路均接通，向滞后桥臂的中点注入足够的感性电流；当逆变电路当前的移相角度位于第二移相角度区间内时，滞后桥臂的可控开关管不能实现ZVS，此时控制器控制第一电感支路或第二电感支路中的任意一条接通，向滞后桥臂的中点注入感性电流，即可以使滞后桥臂的可控开关管实现ZVS；当逆变电路当前的移相角度位于第三移相角度区间内时，即当前的移相角度位于的移相角度区间为大于预设角度的区间时，滞后桥臂的可控开关管已经能够实现ZVS，可以关断电感支路以降低功耗。

此外，设置预设电流I ₀和阈值电流I ₄时可以根据实际需要进行适当调整，例如可以将小于I ₀但与I ₀较为接近的某一电流值设置为预设电流，还可以将小于I ₄但与I ₄较为接近的某一电流值设置为阈值电流，使当前的移相角度恰好小于θ ₀(恰好位于第二移相角度区间)时，确保滞后桥臂的可控开关管已经能够实现ZVS；或当电流略小于I ₄时，确保只需导通一条电感支路即可使滞后桥臂的可控开关管实现ZVS。

下面结合附图说明控制器根据滞后桥臂的可控开关管关断时刻流出滞后桥臂的电流或流入补偿电路的电流，控制所述电感支路中开关的导通或关断的工作原理。

参见图5c，该图为本申请实施例二提供的另一种阻抗调节支路包括两个电感支路的电路图。

本实施例提供的电路中还包括了电流检测电路306。该电流检测电路306用于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或者流出滞后桥臂的电流，并将检测的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发送给控制器。当所有电感支路均未接通时，电流检测电路306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I ₃，电流I ₃等于流出滞后桥臂的电流。控制器将I ₃与电流的区间值进行比较，I ₃落入不同的区间，对应控制不同数目的电感支路闭合。

当I ₃>I ₄时，滞后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，以向滞后桥臂的中点注入足够感性电流；I ₄>I ₃>I ₀时，滞后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滞后桥臂中点注入足够的感性电流；当I ₃<I ₀时，滞后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306可以检测滞后桥臂的可控开关管关断时刻流出滞后桥臂的电流并将检测结果发送给控制器，控制器首先根据滞后桥臂的可控开关管关断时刻流出滞后桥臂的电流与当前的电感支路的闭合数目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。

装置实施例三：

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，该图为调节支路包括一个电感支路且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。

阻抗调节电路503包括一个电感支路，该电感支路包括串联的电感L和开关K，电感支路还包括第一二极管D1和第二二极管D2，其中第一二极管D1的阳极连接电感L和开关K的公共端，第一二极管D1的阴极连接直流电源205的正直流母线，第二二极管D2的阴极连接电感L和开关K的公共端，第二二极管D2的阳极连接直流电源205负直流母线。

以阻抗调节支路的电流I _L流出滞后桥臂中点的方向为正方向，当控制器控制开关K由闭合到断开，且当前电感电流为负时，第一二极管D1导通，第二二极管D2截止，导通的第一二极管D1为电感L提供了续流通路。

当控制器控制开关K由闭合到断开，且当前电感电流为正时，第一二极管D1截止，第二二极管D2导通，导通的第二二极管D2为电感L提供了续流通路。

此外，二极管箝位电路还能够将电感L和开关K的公共端B的电压U _B稳定在安全范围内，以第一二极管D1和第二二极管D2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U _C、直流电源205的负直流母线电压为U _D，当U _B-U _C>0.7V时，第一二极管D1导通，当U _D-U _B>0.7V时，第二二极管D2导通，因此二极管箝位电路可以使电压U _B满足：U _D-0.7V<U _B<U _C+0.7V，即限制U _B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。

由于阻抗调节电路还可以包括并联在一起的多个电感支路，所有的电感支路并联形成调节支路，还可以为其中的至少一个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，能够为该电感支路上的电感提供续流通路，并且还能够限制每个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。

下面以调节支路至少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进行说明。

参见图6b，该图为调节支路包括两个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。

阻抗调节电路603包括两个电感支路，其中第一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，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。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7，该图为调节支路包括两个电感支路且第二电感支路上存在二极管箝位电路的电路图。

图7所示电路与图6b所示电路的区别为：图7所示电路的第二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，第二二极管D6的阴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，第二二极管D6的阳极连接直流电源205的负直流母线。

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8，该图为调节支路包括两个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8所示电路的第一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，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.

第二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，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。

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至少一个电感支路增加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，能够为该电感支路中的电感提供续流通路，并且能够维持该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。

为了便于说明，以下的装置实施例中均以调节支路至少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进行说明，其中第一电感支路包括串联的第一电感和第一开关，第二电感支路包括串联的第二电感和第二开关，可以理解的是，当调节支路包括的电感支路数量拓展至更多时，其工作原理与只包括两个电感支路时的工作原理相似。

装置实施例四：

本实施例以调节支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调节支路包括更多个并联的电感支路时的电路场景。

参见图9，该图为一种输出功率为10kW的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9中并未示出)的说明可参见图8所示电路对应部分的相关介绍，在此不再赘述。

发射装置中的补偿电路206可以为LCL类型，也可以为LCC类型，图9所示的为LCC类型的补偿电路，该补偿电路包括电感L3、电容C4、电容C5和电容C6，下面以补偿电路为LCC为例进行分析，但是以下分析同样适用于LCL的补偿电路。本申请中不具体限制补偿电路的类型。

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。

下面以S2关断过程进行分析，以S1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滞后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C _oss，母线电压U _bus，滞后桥臂的死区时间△t _dead，可获取当滞后桥臂的可控开关管实现ZVS时可以获取当滞后桥臂的可控开关管实现ZVS前提下，逆变电路201的S2输出电流关断时刻所需要的负电流I ₂的绝对值I ₂的最小值为I _2min，考虑电流I _2min在死区时间△t _dead内恒定，且电流I _2min对桥臂的两个可控开关管的结电容C _oss分别进行充放电到母线电压Ubus和零，则可以获得公式2，具体如下：

当C _oss＝500pF，U _bus＝640V，△t _dead＝300ns时，可确定I _2min＝-2.133A。

还可以参见图10，该图为图9中装置不连接电感支路并以10kW恒定满功率工作时，S2关断时刻电流I ₁与移相角度的关系曲线图，该关系曲线可以通过仿真获得。

由图10可获得该装置不连接电感支路时，S2关断时刻电流I ₁随移相角度的减小而增大，而关断时刻的电流在移相角度取为1时达到最大值I _1max＝32A：

结合式(1)，此时电感支路需要向滞后桥臂注入的电流峰值为I _Lmax需满足：

I _Lmax>I _1max-I _2min (3)

即当I _Lmax>34.133A时，即使移相角度最小为1时，滞后桥臂也可以实现ZVS，下面以I _Lmax＝35A为例说明电感量的确定过程。

逆变电路803上开关管的开关周期T _SW、母线电压U _bus、电感支路需要向滞后桥臂注入的电流峰值为I _Lmax以及调节支路的最大电感量L _MAX关系如下，滞后桥臂电压中的交流分量加在电感的电压为一开关周期T _SW，幅值为U _bus/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(4)：

当T _SW＝1/85kHz时，通过式(4)可以确定此时L _MAX＝26.9μH。

调节支路包括两条并联的电感支路，L _MAX即为第一电感L1和第二电感L2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L1和第二电感L2的电感量均为53.8μH，当接通一个电感支路时，调节支路向滞后桥臂注入的电流峰值为17.5A，当接通两个电感支路时，调节支路向滞后桥臂注入的电流峰值为35A。

当控制器检测到逆变器输出功率为10kW时，调用预存的如图10所示的曲线，根据曲线设置预设的移相角度。当移相角度在2.4756rad上时，滞后桥臂的可控开关管自身就可以实现ZVS，不需要接通电感支路；当移相角度在2.4756rad～1.6rad之间时，需要接通一个电感支路以使滞后桥臂的可控开关管实现ZVS；当移相角度在1.6rad以下时，需要接通两个电感支路以使滞后桥臂的可控开关管实现ZVS。可以预先通过仿真得到不同功率下对应的如图10所示的对应关系的曲线并存储于控制器中，当逆变器检测到当前的输出功率为 7.7kW、3.3kW或其它功率等级时，通过查表的方式调用当前的对应关系的曲线，并设置切换电感所需的预设角度，控制器再根据当前的预设角度进行电感的通断设置。

当调节支路仅固定的包括以上两个电感支路时，在某些移相角度下虽然能够使滞后桥臂的可控开关管实现ZVS，但会导致调节支路注入滞后桥臂的感性电流有效值过大，进而增加了滞后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滞后桥臂的电流大小，从而使调节支路注入滞后桥臂的电感电流与移相角度匹配。

装置实施例五：

本实施例具体介绍调节支路第一端与直流电源输出端的连接关系，其中调节支路的第一端可以直接连接直流电源的输出端的直流母线中点，下面结合附图分别说明。

参见图11，该图为调节支路的第一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11中并未示出)的说明可参见装置实施例一，在此不再赘述。

阻抗调节电路1003包括第一电感支路和第二电感支路，两个电感支路并联形成调节支路，调节支路的第一端连接直流电源输出端的直流母线中点。

装置实施例六：

本实施例提供的无线充电发射装置当调节支路的第一端连接直流电源输出端的直流母线中点时，其中的阻抗调节支路还包括第一隔直电容，调节支路的第一端通过第一隔直电容连接电源输出端的直流母线中点，下面结合附图具体说明。

参见图12，该图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。

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12中并未示出)的说明可参见装置实施例一，在此不再赘述。

阻抗调节电路1003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L1和第一开关K1，第二电感支路包括串联的第二电感L2和第二开关K2，第一电感支路和第二电感支路并联形成调节支路，调节支路的第一端通过第一隔直电容C1连接直流电源205的直流母线中点。

可以理解的是，还可以在至少一个电感支路中增加包括第一二极管和第二二极管的二极管箝位电路，具体可以参见装置实施例二在相关说明，在此不再赘述。

参见装置实施例一中的说明，为使滞后桥臂中的可控开关管实现ZVS，需要使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，利用电感支路向滞后桥臂中注入合适的感性电流，使滞后桥臂中的电流相位保持滞后于逆变电路201的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滞后桥臂中，该直流电成分会使滞后桥臂中电流的有效值增加，进而增加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阻抗调节电路中增加第一隔直电容，并使调节支路的第一端通过第一隔直电容连接直流母线的中点，以滤除调节支路中的直流电成分，减小滞后桥臂中的电流有效值增加量，进而降低滞后桥臂中可控开关管的导通损耗以及开关损耗。

装置实施例七：

本申请实施例提供的无线充电发射装置当调节支路的第一端连接直流电源输出端的正直流母线时，其阻抗调节支路还包括第二隔直电容，调节支路的第一端通过第二隔直电容连接电源输出端的正直流母线，下面结合附图具体说明。

参见图13，该图为本申请装置实施例七提供的再一种无线充电发射装置的电路图。

其中的逆变电路201、发射线圈202、直流电源205、补偿电路206以及控制器(图13中并未示出)的说明可参见装置实施例一，在此不再赘述。

阻抗调节电路1303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L1和第一开关K1，第二电感支路包括串联的第二电感L2和第二开关K2，第一电感支路和第二电感支路并联形成调节支路，调节支路的第一端通过第二隔直电容C2连接直流电源205输出端的正直流母线。

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。

为使滞后桥臂中的可控开关管实现ZVS，需要使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，利用电感支路向滞后桥臂中注入合适的感性电流，使滞后桥臂中的电流相位保持滞后于逆变电路201的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滞后桥臂中，该直流电成分会使滞后桥臂中电流的有效值增加，进而增加滞后桥臂中可控开关管导通损耗以及开关损耗。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，并使调节支路的第一端通过第二隔直电容连接直流电源输出端的正直流母线，能够滤除调节支路中的直流电成分，减小了滞后桥臂中的电流有效值增加量，降低了滞后桥臂中可控开关管的导通损耗以及开关损耗。

装置实施例八：

本申请实施例提供的无线充电发射装置当调节支路的第一端连接直流电源输出端的负直流母线时，其阻抗调节支路还包括第三隔直电容，调节支路的第一端通过第三隔直电容连接电源输出端的负直流母线，下面结合附图具体说明。

参见图14，该图为本申请装置实施例八提供的又一种无线充电发射装置的电路图。

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14中并未示出)的说明可参见装置实施例一，在此不再赘述。

阻抗调节电路1503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L1和第一开关K1，第二电感支路包括串联的第二电感L2和第二开关K2，第一电感支路和第二电感支路并联形成调节支路，调节支路的第一端通过第三隔直电容C3连接直流电源205输出端的负直流母线。

为使滞后桥臂中的可控开关管实现ZVS，需要使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，利用电感支路向滞后桥臂中注入合适的感性电流，使滞后桥臂中的电流相位保持滞后于逆变电路201的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滞后桥臂中，该直流电成分会使滞后桥臂中电流的有效值增加，进而增加滞后桥臂中可控开关管导通损耗以及开关损耗。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三隔直电容，并使调节支路的第一端通过第三隔直电容连接直流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，减小了滞后桥臂中的电流有效值增加量，降低了滞后桥臂中可控开关管的导通损耗以及开关损耗。

装置实施例九：

本申请实施例还提供了一种无线充电发射装置，其阻抗调节支路同时包括第二隔直电容和第三隔直电容，调节支路的第一端通过第二隔直电容连接电源输出端的正直流母线，且调节支路的第一端还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，下面结合附图具体说明。

参见图15，该图为本申请装置实施例九提供的另一种无线充电发射装置的电路图。

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15中并未示出)的说明可参见装置实施例一，在此不再赘述。

阻抗调节电路1703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L1和第一开关K1，第二电感支路包括串联的第二电感L2和第二开关K2，第一电感支路和第二电感支路并联形成调节支路，调节支路的第一端通过第二隔直电容C2连接直流电源205输出端的正直流母线，调节支路的第一端还通过第三隔直电容C3连接直流电源205输出端的负直流母线。

为使滞后桥臂中的可控开关管实现ZVS，需要使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，利用电感支路向滞后桥臂中注入合适的感性电流，使滞后桥臂中的电流相位保持滞后于逆变电路201的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滞后桥臂中，该直流电成分会使滞后桥臂中电流的有效值增加，进而增加滞后桥臂中可控开关管导通损耗以及开关损耗。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和第三隔直电容，并使调节支路的第一端通过第二隔直电容连接电源输出端的正直流母线，调节支路的第一端通过第三隔直电容连接直流电源输出端的负直流母线，使阻抗调节电路能够与没有直流母线的直流电源连接，还能够滤除调节支路中的直流电成分，减小滞后桥臂中的电流有效值增加量，降低了滞后桥臂中可控开关管的导通损耗以及开关损耗。

装置实施例十：

本申请实施例提供的无线充电发射装置当调节支路的第一端连接直流电源输出端的直流母线中点时，其阻抗调节支路还包括第三隔直电容，调节支路的第一端通过第三隔直电容连接电源输出端的直流母线中点，下面结合附图具体说明。

参见图16，该图为本申请装置实施例十提供的又一种无线充电发射装置的电路图。

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16中并未示出)的说明可参见装置实施例一，在此不再赘述。

阻抗调节电路1503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L1和第一开关K1，第二电感支路包括串联的第二电感L2和第二开关K2，第一电感支路和第二电感支路并联形成调节支路，调节支路的第一端通过第三隔直电容C3连接直流电源205输出端的直流母线中点。

方法实施例：

本申请实施例还提供了一种无线充电的控制方法，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。阻抗调节电路包括至少一个电感支路，每个电感支路包括串联连接的电感和开关，所有电感支路相互并联后形成调节支路，调节支路的第一端连接直流电源的输出端口，调节支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。

本申请实施例提供的方法包括：

所述方法包括：

控制所述电感支路中开关的导通或关断来改变流出所述滞后桥臂的电流，使所述滞后桥臂的可控开关管实现ZVS。

控制器控制电感支路的通断具体可以通过以下两种方式：

第一种：

控制器根据逆变电路当前的移相角度和输出功率，控制所述电感支路中开关的导通或关断；移相角度是指所述超前桥臂的中点电压和所述滞后桥臂的中点电压之间的相位差。具体参见图17，包括以下步骤：

S1701：根据所述输出功率查找所述移相角度与所述滞后桥臂的可控开关管关断时刻流出所述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。

S1702：通过查找出的对应关系获得所述逆变电路当前的移相角度位于的移相角度区间；

S1703：根据所述移相角度区间控制所述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。

当逆变电路的输出功率确定后，查找输出功率对应的移动角度与流出所述滞后桥臂的电流之间的对应关系。根据当前移相角度位于的移相角度区间，可以确定与当前移相角度匹配的电感支路的数目，通过控制器控制确定数目的电感支路中开关的导通或关断，为滞后桥臂的中点注入足够的感性电流以使滞后桥臂的可控开关管实现ZVS。

第二种：

根据所述滞后桥臂的可控开关管关断时刻流入所述补偿电路的电流或者流出滞后桥臂的电流，控制电感支路中开关的导通或关断。

当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，控制电感支路中开关的导通或关断，具体为：

获得所述滞后桥臂的可控开关管关断时刻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。

当控制器根据流出滞后桥臂的电流，控制电感支路中开关的导通或关断，具体为：

根据所述滞后桥臂的可控开关管关断时刻流出滞后桥臂的电流与当前的所述电感支路的闭合数目获得流入所述补偿电路的电流，获得所述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。

可以参见图5b所示的电路图，以流出滞后桥臂的电流定义为正，S2关断的时刻为例分析，通过检测滞后桥臂流出的电流，当滞后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，即减小接入滞后桥臂中点的电感值。

利用本申请提供的无线充电的控制方法，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，进而控制注入滞后桥臂的电流大小，从而使所述滞后桥臂的可控开关管实现ZVS。在需要向滞后桥臂注入感性电流时，控制器才控制电感支路接入滞后桥臂。当调节支路包括并联在一起的多个电感支路时，控制器可以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不同，阻抗调节电路的电感大小不同，则向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18，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包括至少一条电感支路，每个电感支路包括串联连接的电感和开关，所有电感支路之间相互并联后形成调节支路，调节支路的第一端连接直流电源205的输出端口，调节支路的第二端连接滞后桥臂的中点。通过将调节支路与滞后桥臂的中点连接，能够为滞后桥臂注入感性电流，增大滞后桥臂的感性电流成分。

控制器204，用于根据移相角度控制电感支路中开关的通断状态，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。

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阻抗调节电路和控制器，其中阻抗调节电路包括至少一个电感支路，每个电感支路包括串联连接的电感和开关，所有电感支路之间相互并联后形成调节支路，调节支路的第一端连接直流电源的输出端口，调节支路的第二端连接滞后桥臂的中点，在需要时可为滞后桥臂注入感性电流，增大滞后桥臂的感性电流成分。当移相角度较大时，逆变电路自身可以实现可控开关管的ZVS，当移相角度较小时，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在需要向滞后桥臂注入感性电流时，才控制电感支路接入滞后桥臂。

当调节支路包括一个电感支路时，控制器可以根据移相角度决定该电感支路是否接入滞后桥臂的中点，即控制该电感支路的开关闭合时该电感支路接入滞后桥臂的中点，进而向滞后桥臂注入感性电流。

当调节支路包括并联在一起的多个电感支路时，控制器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，则向滞后桥臂注入的感性电流大小不同。当移相角度较小时，针对不同的移相角度，控制器可以通过控制导通的电感支路的数目控制注入滞后桥臂的电流大小，从而实现注入的电感电流与移相角度匹配，避免接入的电感量太大，而增加功耗。

该无线充电系统中的无线充电发射装置，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，进而控制注入滞后桥臂的电流大小，从而使所述滞后桥臂的可控开关管实现ZVS。在需要向滞后桥臂注入感性电流时，控制器才控制电感支路接入滞后桥臂。当调节支路包括并联在一起的多个电感支路时，控制器可以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不同，阻抗调节电路的电感大小不同，则向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。

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19，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移相角度下实现ZVS，同时可以在线(带电)调节移相角度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，避免在调节移相角度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。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims

一种无线充电发射装置，其特征在于，包括：逆变电路、发射线圈、阻抗调节电路、控制器和补偿电路；

所述逆变电路，用于将直流电源输出的直流电逆变为交流电，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；

所述补偿电路，用于将所述逆变电路输出的交流电进行补偿后发送给所述发射线圈；

所述发射线圈，用于接收所述交流电并产生交变磁场；

所述阻抗调节电路包括至少一个电感支路，每个所述电感支路包括串联连接的电感和开关，所有所述电感支路相互并联后形成调节支路，所述调节支路的第一端连接所述直流电源的输出端口，所述调节支路的第二端连接所述滞后桥臂的中点；

所述控制器，用于控制所述电感支路中开关的导通或关断来改变流出所述滞后桥臂的电流，使所述滞后桥臂的可控开关管实现零电压开关。
根据权利要求1所述的发射装置，其特征在于，所述控制器用于根据所述逆变电路当前的移相角度和输出功率，控制所述电感支路中开关的导通或关断；

所述移相角度是指所述超前桥臂的中点电压和所述滞后桥臂的中点电压之间的相位差。
根据权利要求2所述的发射装置，其特征在于，所述控制器用于根据所述输出功率查找所述移相角度与所述滞后桥臂的可控开关管关断时刻流出所述滞后桥臂的电流之间的对应关系，其中，不同的所述输出功率对应不同的所述对应关系；通过查找出的对应关系获得所述逆变电路当前的移相角度位于的移相角度区间，根据所述移相角度区间控制所述电感支路中开关的导通或关断，其中，不同的所述移相角度区间对应导通不同数目的所述电感支路。
根据权利要求1所述的发射装置，其特征在于，所述控制器用于根据所述滞后桥臂的可控开关管关断时刻流入所述补偿电路的电流或者流出所述滞后桥臂的电流，控制所述电感支路中开关的导通或关断。
根据权利要求4所述的发射装置，其特征在于，所述控制器用于获得所述滞后桥臂的可控开关管关断时刻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电感支路中开关的导通或关断，其中，所述差值不同对应闭合不同数目的所述电感支路。
根据权利要求4所述的发射装置，其特征在于，所述控制器用于根据所述滞后桥臂的可控开关管关断时刻流出所述滞后桥臂的电流与当前的所述电感支路的闭合数目获得流入所述补偿电路的电流，获得所述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电感支路中开关的导通或关断，其中，所述差值不同对应闭合不同数目的所述电感支路。
根据权利要求1所述的发射装置，其特征在于，所述调节支路的第一端连接所述直流电源的输出端的正直流母线或负直流母线或者直流母线中点。
根据权利要求7所述的发射装置，其特征在于，所述阻抗调节电路还包括：第一隔直电容；

所述调节支路的第一端通过所述第一隔直电容连接所述直流母线中点。
根据权利要求7所述的发射装置，其特征在于，所述阻抗调节电路还包括：第二隔直电容；

所述调节支路的第一端通过所述第二隔直电容连接所述正直流母线。
根据权利要求9所述的发射装置，其特征在于，所述阻抗调节电路还包括：第三隔直电容；

所述调节支路的第一端通过所述第三隔直电容连接所述负直流母线。
根据权利要求1所述的发射装置，其特征在于，至少一个所述电感支路包括：第一二极管和第二二极管；

所述第一二极管的阳极连接所述电感支路中电感和开关的公共端，所述第一二极管的阴极连接所述正直流母线；

所述第二二极管的阴极连接所述电感支路中电感和开关的公共端，所述第二二极管的阳极连接所述负直流母线。
根据权利要求1-11任一项所述的发射装置，其特征在于，所述阻抗调节电路包括至少两个所述电感支路；两个所述电感支路分别为：第一电感支路和第二电感支路；

所述第一电感支路包括第一电感和第一开关；所述第一电感的第一端连接所述直流电源的输出端口，所述第一电感的第二端通过所述第一开关连接所述滞后桥臂的中点；

所述第二电感支路包括第二电感和第二开关，所述第二电感的第一端连接所述直流电源的输出端口，所述第二电感的第二端通过所述第二开关连接所述滞后桥臂的中点。
一种无线充电的控制方法，其特征在于，应用于无线充电发射装置，所述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；所述逆变电路，用于将直流电源输出的直流电逆变为交流电，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；所述发射线圈，用于接收所述交流电并产生交变磁场；所述阻抗调节电路包括至少一个电感支路，每个所述电感支路包括串联连接的电感和开关，所有所述电感支路相互并联后形成调节支路，所述调节支路的第一端连接所述直流电源的输出端口，所述调节支路的第二端连接所述滞后桥臂的中点；

所述方法包括：

控制所述电感支路中开关的导通或关断来改变流出所述滞后桥臂的电流，使所述滞后桥臂的可控开关管实现零电压开关。
根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，控制所述电感支路中开关的导通或关断来改变流出所述滞后桥臂的电流，具体为：

根据所述逆变电路当前的移相角度和输出功率，控制所述电感支路中开关的导通或关断；

所述移相角度是指所述超前桥臂的中点电压和所述滞后桥臂的中点电压之间的相位差。
根据权利要求14所述的控制方法，其特征在于，根据所述逆变电路当前的移相角度和输出功率，控制所述电感支路中开关的导通或关断，具体为：

根据所述输出功率查找所述移相角度与所述滞后桥臂的可控开关管关断时刻流出所述滞后桥臂的电流之间的对应关系，其中，不同的所述输出功率对应不同的所述对应关系；通过查找出的对应关系获得所述逆变电路当前的移相角度位于的移相角度区间，根据所述移相角度区间控制所述电感支路中开关的导通或关断，其中，不同的所述移相角度区间对应导通不同数目的所述电感支路。
根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，控制所述电感支路中开关的导通或关断来改变流出所述滞后桥臂的电流，具体为：

根据所述滞后桥臂的可控开关管关断时刻流入所述补偿电路的电流或者流出所述滞后桥臂的电流，控制所述电感支路中开关的导通或关断。
根据权利要求16所述的控制方法，其特征在于，根据所述滞后桥臂的可控开关管关断时刻流入所述补偿电路的电流，控制所述电感支路中开关的导通或关断，具体为：

获得所述滞后桥臂的可控开关管关断时刻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电感支路中开关的导通或关断，其中，所述差值不同对应闭合不同数目的所述电感支路。
根据权利要求16所述的控制方法，其特征在于，根据所述流出滞后桥臂的电流，控制所述电感支路中开关的导通或关断，具体为：

根据所述滞后桥臂的可控开关管关断时刻流出所述滞后桥臂的电流与当前的所述电感支路的闭合数目获得流入所述补偿电路的电流，获得所述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电感支路中开关的导通或关断，其中，所述差值不同对应闭合不同数目的所述电感支路。
一种无线充电系统，其特征在于，包括无线充电接收装置和权利要求1-12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。