1.一种具有零相角恒流恒压输出特性的无线充电系统的副边电路,其特征在于:所述副边电路包括接收线圈 L s1 ,第一补偿网络Z s1 ,副边补偿电感 L s2 ,副边补偿电容 C s1 、 C s2 和 C s3 ,第二补偿网络Z D0 ,整流单元和负载电阻 R ;所述接收线圈 L s1 的一端与副边补偿电容 C s1 的一端相连接,副边补偿电容 C s1 的另一端与第一补偿网络Z s1 的一端相连接,第一补偿网络Z s1 的另一端分别与副边补偿电容 C s2 的一端以及副边补偿电感 L s2 的一端相连接;副边补偿电感 L s2 的另一端分别与副边补偿电容 C s3 的一端以及整流单元相连接,接收线圈 L s1 的另一端分别与副边补偿电容 C s2 的另一端以及副边补偿电容 C s3 的另一端相连接;所述整流单元连接负载电阻 R 。
2.根据权利要求1所述副边电路,其特征在于:所述第一补偿网络Z s1 包括副边补偿电感 L s0 和副边补偿电容 C s0 ;所述副边补偿电感 L s0 和副边补偿电容 C s0 串联连接;所述第二补偿网络Z D0 包括副边补偿电感 L D0 和副边可调电容 C D0_X ;所述副边补偿电感 L D0 和副边可调电容 C D0_X 串联连接。
3.根据权利要求1所述副边电路,其特征在于:所述副边补偿电感 L s2 包含n个补偿子电感 L s2_n 。
4.一种具有零相角恒流恒压输出特性的无线充电系统,其特征在于:所述无线充电系统包括原边电路和副边电路,所述原边电路包括直流电压源 U DC 、逆变单元、原边补偿网络和发射线圈 L p2 ;所述副边电路为如权利要求1-3中任意一项所述的副边电路;所述直流电压源 U DC 连接逆变单元,所述逆变单元与原边补偿网络和发射线圈 L p2 相连接,所述发射线圈 L p2 与接收线圈 L s1 互感。
5.根据权利要求4所述无线充电系统,其特征在于:所述原边补偿网络为PS补偿结构;所述PS补偿结构包括原边补偿电感为 L p1 、原边补偿电容 C p1 和 C p2 ;在所述原边补偿网络中,原边补偿电感 L p1 和原边补偿电容 C p1 构成并联支路,原边补偿电容 C p2 和发射线圈 L p2 构成串联支路,所述并联支路和串联支路串联连接。
6.根据权利要求4所述无线充电系统,其特征在于:所述逆变单元包括四个开关管 Q 1 、 Q 2 、 Q 3 和 Q 4 ;所述直流电压源 U DC 的正极分别与开关管 Q 1 和 Q 2 的一端相连接;开关管 Q 1 的另一端分别与开关管 Q 3 的一端以及原边发射线圈 L p2 的一端相连接;开关管 Q 2 的另一端与开关管 Q 4 的一端、原边补偿电感 L p1 的一端以及原边补偿电容 C p1 的一端相连接;直流电压源 U DC 的负极分别与开关管 Q 3 和 Q 4 的另一端相连接;原边补偿电容 C p2 的一端分别与原边补偿电感 L p1 的另一端以及原边补偿电容 C p1 的另一端相连接;原边补偿电容 C p2 的另一端与发射线圈 L p2 的另一端相连接。
7.根据权利要求4所述无线充电系统,其特征在于:所述整流单元包括四个二极管 D 1 、 D 2 、 D 3 、 D 4 以及电容 C 0 ;所述负载电阻 R 的一端分别与电容 C 0 的一端、二极管 D 1 的负极以及二极管 D 2 的负极相连接;二极管 D 1 的正极分别连接二极管 D 3 的负极以及副边可调电容 C D0_X ;所述负载电阻 R 的另一端分别与电容 C 0 的另一端、二极管 D 3 的正极以及二极管 D 4 的正极相连接;二极管 D 2 的正极分别连接二极管 D 4 的负极、副边补偿电容 C s3 、副边补偿电容 C s2 以及接收线圈 L s1 。
8.一种基于权利要求4至7中任意一项所述的具有零相角恒流恒压输出特性的无线充电系统的参数设计方法,其特征在于:所述参数设计方法具体包括以下步骤:步骤1:构造在变耦合系数情况下,同时具有恒流恒压输出特性的拓扑结构;步骤2:当拓扑结构具有恒流输出特性时,发射线圈 L p2 、原边补偿电感 L p1 、原边补偿电容 C p1 和 C p2 、副边补偿电感 L s2_1 和 L s2_2 、副边补偿电容 C s2 和 C s3 满足的关系式为:其中, 为恒流模式对应的角频率; j 为虚数符号;步骤3:当拓扑结构具有恒压输出特性时,发射线圈 L p2 、原边补偿电感 L p1 、原边补偿电容 C p1 和 C p2 、副边补偿电感 L s2_1 和 L s2_2 、副边补偿电容 C s2 满足的关系式为:其中, 为恒压模式对应的角频率;步骤4:基于步骤2和步骤3关系式的求解,得到系统分别工作在恒流和恒压模式时的工作角频率 和 : , 其中: 为原边电容比, , ;步骤5:当系统工作在恒压模式且具有零相角输出特性时,接收线圈 L s1 、副边补偿电感 L s2_1 和 L s2_2 以及副边补偿电容 C s1 和 C s3 需满足的关系式为: ;步骤6:在副边补偿电容 C s1 、 C s2 之间加入串联的补偿电感 L s0 和补偿电容 C s0 ,对副边电路进行补偿,补偿电感 L s0 和补偿电容 C s0 、副边输入阻抗 Z s1 关系式分别为: , ;步骤7:令步骤6中 Z s1 =0,得到补偿电感 L s0 、补偿电容 C s0 关系式: ;步骤8:整流单元加入系统引入高次谐波,在整流单元前加入串联补偿电感 L D0 和可调电容 C D0_X ,系统在恒流、恒压工作模式下可调电容 C D0_X 的关系式分别为: , ;其中 C D0_CC 为系统在恒流工作模式下可调电容 C D0_X 的关系式, C D0_CV 为系统在恒压工作模式下可调电容 C D0_X 的关系式;步骤9:对同一支路中相同器件进行合并,即 L s0 和 L s1 合并为 L' s1 、 C s0 和 C s1 合并为 C' s1 、 L s2_1 和 L s2_2 合并为 L s2 :L s2 = L s2_1 + L s2_2 ;步骤10:使系统在同一耦合系数处恒流、恒压两个阶段对应输入电压值相同,需要满足的关系式为:其中: I CC 和 U CV 分别为负载恒流充电电流和恒压充电电压。
9.一种电子设备,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求8所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质,用于存储计算机指令,其特征在于,所述计算机指令被处理器执行时实现权利要求8所述方法的步骤。