一种适用于E类主动整流器发射端的自适应谐振网络制造技术

本发明专利技术提出了一种适用于E类主动整流器发射端的自适应谐振网络。该自适应谐振网络将传统串联型谐振网络的谐振电容用一个由两条支路构成的自适应等效可调电容替代，该等效电容的每条支路均包含额外的电感与电容，需要注意的是，其中一条支路还串联了一个额外的交流辅助电源。该辅助电源可以在线圈中产生一个辅助电流，与主电源所产生电流进行叠加后，流过发射线圈的总电流与主电源之间的相位差可以得到调整，因此，通过合理地调节辅助电流的幅值与相位，能够保证接收端在发射端的等效电抗发生变化时发射端主电源与发射线圈总电流之间的相位差始终为0，保证其功率输出能力。保证其功率输出能力。保证其功率输出能力。

【技术实现步骤摘要】
构成的逆变电路可将v
i1
转换为高频交流电压源v1，发射线圈L1的可用于传递能量，可变电容模块可用于自适容值调节。可变电容模块则由两条LC串联支路以及辅助交流电压源v2构成，而v2则由直流电压源V
i2
与S3和S4构成的半桥逆变电路提供。在物理连接上，可变电容模块中，由电感L3与电容C3构成的LC支路的一端与v2的高电平输出端相连，另一端与电感L2与电容C2所构成LC支路的一段相连；L2与C2所构成LC支路的另一端与v2的接地端相连。发射端主电路中，线圈L1的一端与v1的高电平输出端相连，另一端与可变电容模块中两条LC支路的交点相连，v1的接地端与v2的接地端直接相连。需要注意的是，可变电容中的辅助电源V
i2
可以利用一个大电容C
i2
进行构建而无需额外接入复杂的外部电压源：C
i2
可以从主电源V
i1
中吸收能量，从而构建出具有自适应调节特性的虚拟电压源V
i2
。
[0023]接收端包含用于接收能量的串联谐振网络以及用于交直流转换与功率调节的E类主动整流器。其中，串联谐振网络包含接收线圈L
11
与谐振电容C
11
；在E类主动整流器，电感Le与L
11
与C
11
所构成的谐振网络直接并联；二极管D
e
与电容C
e
并联；负载R
O
与整流电容C
O
并联；C
O
的高电平端与D<br/>e
的阴极相连，低电平与串联谐振网络的一端相连，D
e
的阳极与串联谐振网络的另一端相连。进一步地，E类主动整流器还包含由电容C
a
串联开关管S
a
所构成的辅助电路：S
a
的漏极与D
e
的阳极相连，S
a
的源极与C
a
的一端相连，C
a
的另一端与D
e
的阴极相连。
[0024]在一较佳实例中，开关管S1、S2、S3、S4、S
a
的工作频率被设定为200kHz；接收与发射线圈L1与L
11
的自感为110μH；接收端电容C
11
与L
11
完全谐振，因此被设定为5.75nF；电感L
e
与电容C
a
需足够大，本实例中选取分别被设置为500μH与3μF；电容C
e
较小，被设置为100pF。可变电容模块中，电感L2与L3，电容C2与C3的取值并不会影响该模块的自适应调节特性，因此无需被具体限制，在一较佳实例中，L2与L3被分别设置为10μH与100μH，C2与C3被分别设置为2nF与6nF。当系统正常运行时，辅助交流电压源v2需要滞后v1四分之一个周期。
[0025]由于v2与v1可以分别在发射线圈L1上产生电流i
11
与i
21
，经过附图2所示的电流叠加原理，通过i
11
与i
21
合成的发射线圈总电流i
z1
将始终能够与v1保持零相位关系。如图3所示，当E类主动整流器中的二极管D
e
的导通时间发生变化时，发射端的v1与i
z1
之间实现零相位工作状态时，v2与v1之间的相位差始终为90
°
。因此，在实际运行中，只需提前将v2的相位设定好即可在无需额外控制环节的前提下使发射端实现自适应谐振。如图4所示，本专利技术所提出的适用于E类主动整流器的自适应谐振网络可以将系统的功率传输能力提升约30％。
[0026]上述仅为本专利技术的具体实施方式，但本专利技术的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本专利技术进行非实质性的改动，均应属于侵犯本专利技术保护范围的行为。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于E类主动整流器发射端的自适应谐振网络，所述谐振网络包括：直流电压源v
i1
用于供能；将直流电压源v
i1
连接到由第一开关管S1与第二开关管S2构成的半桥逆变电路的直流侧，直流电压源v
i1
转换为高频交流电压源v1；第一开关管S1与第二开关管S2构成的半桥逆变电路的直流侧串联有发射线圈L1和第一谐振电容，其特征在于，所述第一谐振电容由可变电容模块组成；可变电容模块由两条LC串联支路以及辅助交流电压源v2构成，所述辅助交流电压源v2由大电容C
i2
、第三开关管S3和第四开关管S4组成，所述大电容C
i2
连接在第三开关管S3和第四开关管S4构成的半桥逆变电路的直流侧；可变电容模块中，由第三电感L3与第三电容C3构成的LC支路的一端与辅助交流电压源v2的高电平输出端相连，另一端与第二电感L2与第二电容C2所构成LC支路的一端相连；第二电感L2与第二电容C2所构成LC支路的另一端与辅助交流电压源v2的接地端相连；发射端主电路中，发射线圈L1的一端与高频交流电压源v1的高电平输出端相连，另一端与可变电容模块中两条LC支路的交点相连，高频交流电压源v1的接地端与辅助交流电压源v2的接地端直接相连。2.根据权利要求1所述的一种适用于E类主动整流器发射端的自适应谐振网络，其特征在于，辅助交流电压源v2的相位滞后于高频交流电压源v1四分之一个周期。3.根据权利要求1所述的一种适用于E类主动整流器发射端的自适应谐振网络，其特征在于，由第一开关管S1和第...

【专利技术属性】
技术研发人员：何良宗，程冰，李乐，刘厚轩，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：