利索能及
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专利号: 2023102842272
申请人: 重庆理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-19
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.全波输出的单管逆变器,其特征在于:包括直流电源VDC、电感Lf、电容Cf、电感Lp、电容Cp、NMOS管Q、PWM信号发生器,所述电感Lf、所述电容Cp、所述NMOS管Q顺序串联在所述直流电源VDC的正极端和负极端之间,且所述NMOS管Q的S极连接所述直流电源的负极端并接地,所述电感Lp并联在所述电容Cp的两端,所述电容Cf并联在所述NMOS管Q的S极和D极之间,所述NMOS管Q的G极连接所述PWM信号发生器,所述PWM信号发生器用于产生占空比为A的PWM信号。

2.根据权利要求1所述的全波输出的单管逆变器,其特征在于,所述电感Lf与所述电容Cf之间的输入谐振角频率ωf满足:ωf=λω0

λ∈[1.3,1.5]为调节系数,ω0为所述NMOS管Q的开关角频率。

3.根据权利要求2所述的全波输出的单管逆变器,其特征在于,所述电感Lp用于与接收端的电感Ls进行磁耦合,所述电感Lf、所述电容Cf、所述电感Lp、所述电容Cp的参数满足:其中,ω=ω0表示整个全波输出的单管逆变器的谐振角频率,RP表示所述电感Lp的等效串联电阻,M表示所述电感Lp与所述电感Ls之间的互感,Zs表示所述接收端的等效阻抗。

4.根据权利要求1所述的全波输出的单管逆变器,其特征在于:将所述NMOS管Q的位置与所述电容Cp的位置对调,所述电感Lp与所述电容Cf的位置对调。

5.根据权利要求1所述的全波输出的单管逆变器,其特征在于:所述NMOS管Q采用增强型NMOS管;A=0.5。

6.根据权利要求1或2或4或5所述的全波输出的单管逆变器,其特征在于,该电路还包括负载电阻R,所述负载电阻R与所述电感Lp串联,串联的负载电阻R与所述电感Lp并联在所述电容Cp的两端;

所述电感Lf、所述电容Cf、所述电感Lp、所述电容Cp的参数满足:

其中,ω=ω0表示整个全波输出的单管逆变器的谐振角频率,RP表示所述电感Lp的等效串联电阻。

7.无线电能传输系统,包括发射端和接收端,其特征在于:所述发射端采用权利要求1~5任意一项所述的全波输出的单管逆变器,所述接收端采用权利要求3所述的接收端。

8.根据权利要求7所述的无线电能传输系统,其特征在于:所述接收端包括顺序连接的所述电感Ls、串联补偿电容Cs和负载网络。

9.根据权利要求8所述的无线电能传输系统,其特征在于:所述电容Cs的参数满足:ω表示整个无线电能传输系统的谐振角频率。

10.一种权利要求7~9任意一项所述无线电能传输系统的控制方法,其特征在于,包括:将开关角频率ω0和占空比A的PWM信号输入所述NMOS管Q的G极,使得所述全波输出的单管逆变器周期性工作并在每个开关周期中按时间先后存在以下五个工作模态:

1)t0‑t1间的模态I:在t0时刻,PWM信号为高电平,所述NMOS管Q的漏源电压Vds=0,所述NMOS管Q实现ZVS导通,所述电感Lf的电流Iin、所述电感Lp的电流ILp分别减小至过零;然后,ILp开始正向增大,Iin开始反向增大,所述电容Cf等效短路,Vds保持为零;

2)t1‑t2间的模态II:在t1时刻,PWM信号变为低电平,所述NMOS管Q关断,所述电感Lf与所述电容Cf、所述电感Lp与所述电容Cp分别开始谐振;然后,ILp开始反向减小,Iin开始正向减小,Vds开始正向增大;

3)t2‑t3间的模态III:在t2时刻,PWM信号持续为低电平,ILp、Iin分别减小至过零,Vds达到最大值;然后,ILp开始正向增大,Iin开始反向增大,Vds开始正向减小;

4)在t3‑t4间的模态IV:在t3时刻,PWM信号持续为低电平,Iin达到最大值,ILp达到最小值,Vds下降至零,所述电感Lf与所述电容Cf、所述电感Lp与所述电容Cp结束谐振;然后,ILp开始正向减小,Iin开始反向减小,Vds保持为零;

5)在t4‑t5间的模态V:在t4时刻,PWM信号变为高电平,所述NMOS管Q仍处于关断状态,所述电感Lp继续正向放电,当ILp=0时,进入下一开关周期重复模态I。