谐振式无线电能传输软开关高频逆变器设计

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1、第49卷第1O期电力电子技术Vo1．49，No．102015年1O月PowerElectronics0ctober20l5谐振式无线电能传输软开关高频逆变器设计郭上华，张波，黄润鸿，刘红伟(1．珠海许继电气有限公司，广东珠海519060；2．华南理工大学电力学院，广东广州510640)摘要：提出一种软开关高频逆变器拓扑，并应用于谐振式无线电能传输系统(WPT)。所提软开关高频逆变器拓扑根据开关管“电压、电流不同时出现”的原理设计，具有效率高、电路拓扑简单的优点。首先分析了所提电路拓扑的基本原理和工作过程；其次对所提电路拓扑进行仿真验证，并对应用所提电路拓扑的谐振

2、式wPr进行仿真；最后，对所提电路拓扑和谐振式w进行实验验证。仿真和实验结果表明，所提电路拓扑适合于小功率的谐振式wP，r的发射电路。关键词：无线电能传输；逆变器：谐振耦合中图分类号：TM72文献标识码：A文章编号：1000—100X(2015)10—0078—02TheDesignofSoft-SwitchedHighFrequencyInverterforResonantCouplingWirelessPowerTransmissionGUOShang—hua，ZHANGBo，HUANGRun—hong，LIUHong-wei(1．ZhuhaiXJElect

3、ricCo．，Ltd．，Zhuhai519060，China)Abstract：Asoft·switchedhighfrequencyinvertertopologyisproposed，andappliedtotheresonantwirelesspowertransmission(WPT、system，Theproposedsoft—switchedhishfrequencyinvertertopologyisdesignedwiththeprincipleoftheswitchvoltageandcurrentnotoccurringsimuhaneous

4、ly．Therefore，theproposedtopologyhasthevirtuesofhighef-ficiencyandsimplicity．Firstly，thefundamentalprincipleandworkingprocedureoftheproposedtopologyareanalyzedindetail．Secondly，thesimulationsoftheproposedtopologyarecarriedout．Meanwhile，theresonantWPTsystemap—plyingtheproposedtopologyi

5、ssimulated．Intheend．theproposedtopologyandtheresonantWP，rsystemarevalidat-edbyexperiments．Thesimulationandexperimentalresultsshowthattheproposedtopologyissuitableforthetransmit-tingcircuitoflow-powerresonantWsystem．Keywords：wirelesspowertransmission；inverter；resonantcoupling1前言2高频逆变器

6、拓扑结构wPT大致可分为3类：①近场近距离wPT，如2．1电路拓扑感应耦合；②近场中距离w，如谐振耦合；③远有文献提出E类功率放大电路，并广泛应用场远距离wPI’．如微波／RF，激光等【1]。尽管微波电在感应加热电源中。近年来也被应用于谐振式能传输能够传输几到几十公里远的距离。但效率wPT的高频功率源。E类功率放大电路是根据“电极低。感应耦合电能传输虽已能实现几十厘米的流、电压不同时出现”的原理设计的，理论上效率传输距离，但几厘米的传输距离更加实用。而谐振可达100％，实际效率可达95％。基本的E类功率式w在中等传输距离领域更具优势。具有全方放大电路拓扑如图1a

7、所示。。为扼流电感；Co为位、高效率、不受障碍物影响等优点。包括开关管V的寄生电容和外加电容；电感、文献[2】研究了一些W的发射电路，但均有电容C和电阻组成谐振网络。根据E类功率不足。目前作为W发射电路的类型比较少，且很放大电路的设计原理．在其基础上进行变换，提出多功率放大电路不适合作为WPrI’的发射电路，因软开关高频逆变器拓扑，如图1b所示。此这里提出一种新的应用于谐振耦合WPT的高频逆变器拓扑。(a)基本E类功率放大电路(b)所提高频逆变器拓扑定稿日期：2015一O6一O1作者简介：郭上华(1979一)，男，江西吉安人，硕士，高级工图IE类功率放大电路及高

8、频逆变器拓扑程师．研究方