基于三谐振的副边变补偿感应电能传输充电系统

摘要

为了让感应电能传输充电系统高效率地实现多级恒流和功率输出,并最少化无源元件和开关器件的数量,提出一种仅使用5个无源元件和2个开关的、基于三谐振的副边变补偿恒流恒压充电拓扑电路。该系统参数设计灵活,恒压模式复用了恒流模式的补偿元件,适用于多等级恒流充电场景,输出功率的提高不受磁耦合机构参数限制,仅需要改变副边3个无源元件的参数。恒流模式下,副边补偿电感L 2不影响恒流输出等级,通过配置L 2大小,可使逆变器开关管工作于零相位角、零电压开关或零电流开关的软开关状态;恒压模式下系统可实现零相位角。搭建了4 A、28 V恒流恒压充电样机进行实验,实验结果表明,所提出的充电拓扑在电池等效电阻发生变化时,恒流和恒压输出基本没有波动,可保证在实现零相位角特性的同时较高效率地恒流恒压充电。该系统使用的无源元件较少,有利于小型化移动设备及降低系统成本,同时可降低部分无源元件和开关器件的电压和电流应力,一定程度上提高可靠性。