【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线电能传输，特别涉及一种变结构无线电能传输系统及其控制方法。
技术介绍
1、无线电能传输技术是指通过无线电能传输耦合装置，将电能从电网或电池端传输到用电设备中。无线电能传输技术相比于传统的插拔式供电，不存在接触火花的问题，具有更高的安全性，并且无线电能传输技术空间灵活、使用便捷，在移动设备、电动汽车、易燃易爆环境和水下、油田井下设备已经获得了广泛的运用。
2、常见的无线电能传输技术有电磁感应式无线电能传输技术以及电场耦合式无线电能传输技术。其中，电磁感应式无线电能传输技术由于其发射线圈和接收线圈处于松耦合状态，线圈中存在较大的无功功率。为了消除无线电能传输系统中的无功功率，则需要在系统中添加无功补偿元件，提升无线电能传输系统的电能传输效率。
3、常见的负载是电池，但由于电池的等效电阻是不断变化的，而常见的无线电能传输系统只能输出恒定电压或者恒定电流，这就导致无线电能传输系统的应用大大受限，因此有必要研究高效率、低成本的变结构无线电能传输系统。
技术实现思路
1、针对现有的变结构无线电能传输系统的缺陷，本专利技术旨在提供一种基于x-p型补偿网络的变结构无线电能传输系统及其控制方法，实现系统恒流/恒压工作模态的切换。本专利技术可以简化传统变结构无线电能传输系统，减少无功补偿元件的数量。由于配置了单边拓扑切换电路，无需双边通信也能实现系统工作模态的切换，降低了无线电能传输系统的成本，拓展了无线电能传输系统的使用场景。
2、为了达到上述目
3、所述全桥逆变电路、拓扑切换电路、无线电能传输耦合机构、接收线圈补偿电路以及全桥整流电路依次连接；所述全桥逆变电路与直流输入电源e连接；所述全桥整流电路与负载电阻rl连接；
4、所述无线电能传输耦合机构包括发射线圈l1和接收线圈l2；所述电流采集电路和电压采集电路的一端分别与所述发射线圈l1相连，另一端均与所述dsp处理器连接，用于采集所述发射线圈l1两端的电压信号以及流经所述发射线圈l1的电流信号，并送给所述dsp处理器进行处理，产生控制信号；
5、所述控制驱动单元一端连接所述dsp处理器，另一端连接所述拓扑切换电路中的开关，用于根据所述控制信号驱动所述拓扑切换电路中的开关导通或关断来进行系统拓扑变换，完成工作模态切换。
6、进一步的，所述全桥逆变电路包括第一开关管s1、第二开关管s2、第三开关管s3和第四开关管s4；
7、所述直流输入电源e的正极与所述第一开关管s1的上端、所述第三开关管s3的上端相连；所述直流输入电源e的负极与所述第二开关管s2的下端、所述第四开关管s4的下端相连；
8、所述第一开关管s1的下端与所述第二开关管s2的上端相连，并作为所述全桥逆变电路的一个输出端；
9、所述第三开关管s3的下端与所述第四开关管s4的上端相连，并作为所述全桥逆变电路的另一个输出端。
10、进一步的，所述第一开关管s1、所述第二开关管s2、所述第三开关管s3和所述第四开关管s4为mosfet或sic。
11、进一步的，所述拓扑切换电路包括第一补偿电感ls1、第一补偿电容cf1、第二补偿电容cs1、第三补偿电容ce、第五开关s5和第六开关s6；
12、所述第一补偿电感ls1的一端与所述第三补偿电容ce的一端、所述全桥逆变电路的一个输出端相连；
13、所述第三补偿电容ce的另一端与所述第五开关s5的一端相连；
14、所述第五开关s5的另一端与所述第一补偿电感ls1另一端、所述第一补偿电容cf1的一端、所述第二补偿电容cs1的一端相连；
15、所述第二补偿电容cs1的另一端与所述发射线圈l1的一端相连；
16、所述第一补偿电容cf1的另一端与所述第六开关s6的一端相连；
17、所述第六开关s6的另一端与所述全桥逆变电路的另一个输出端、所述发射线圈l1的另一端相连。
18、进一步的，所述第五开关s5和所述第六开关s6为mosfet或igbt交流电子开关。
19、进一步的，所述控制驱动单元与所述第五开关s5、所述第六开关s6相连，控制所述第五开关s5、所述第六开关s6的导通或断开，包含两种所述工作模态：
20、工作模态一：所述控制驱动单元发出控制信号驱动所述第五开关s5断开、所述第六开关s6导通；所述第一补偿电感ls1一端与全桥逆变电路的一个输出端相连，所述第一补偿电感ls1另一端与所述第一补偿电容cf1的一端、所述第二补偿电容cs1的一端相连，所述第一补偿电容cf1的另一端通过所述第六开关s6与所述全桥逆变电路的另一个输出端、所述发射线圈l1的另一端相连，此时系统工作在恒流输出模态，所述负载电阻rl上流过恒定的直流电流；
21、工作模态二：所述控制驱动单元发出控制信号驱动所述第五开关s5导通、所述第六开关s6断开；所述第一补偿电感ls1一端与全桥逆变电路的一个输出端、所述第三补偿电容ce的一端相连，所述第三补偿电容ce的另一端通过所述第五开关s5与所述第一补偿电感ls1另一端、所述第二补偿电容cs1的一端相连，所述第二补偿电容cs1的另一端与所述发射线圈l1的一端相连，此时系统工作在恒压输出模态，所述负载电阻rl两端上的电压恒定。
22、进一步的，所述接收线圈补偿电路包括第四补偿电容cf2；
23、所述第四补偿电容cf2的一端与所述接收线圈l2的一端相连，并作为所述接收线圈补偿电路的一个输出端；
24、所述第四补偿电容cf2另一端与所述接收线圈l2的另一端相连，并作为所述接收线圈补偿电路的另一个输出端。
25、进一步的，所述全桥整流电路包括第一二极管d1、第二二极管d2、第三二极管d3、第四二极管d4、滤波电感ld以及滤波电容cd；
26、所述第一二极管d1的阳极与所述第二二极管d2的阴极相连，并连接所述接收线圈补偿电路的一个输出端；所述第三二极管d3的阳极与所述第四二极管d4的阴极相连，并连接所述接收线圈补偿电路的另一个输出端；
27、所述第一二级管d1的阴极与所述第三二极管d3的阴极、所述滤波电感ld的一端相连；
28、所述滤波电感ld的另一端与所述滤波电容cd的上端、所述负载电阻rl的上端相连；
29、所述第二二极管d2的阳极与所述第四二极管d4的阳极、所述滤波电容cd的下端、所述负载电阻rl的下端相连。
30、本专利技术还提供了一种变结构无线电能传输系统的控制方法，基于如上所述的变结构无线电能传输系统，包括如下步骤：
31、(1)dsp处理器根据接收到的电流采集电路采集的电流信号以及电压采集电路采集的电压信号，得到负载电阻本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种变结构无线电能传输系统，其特征在于：包括全桥逆变电路、拓扑切换电路、无线电能传输耦合机构、接收线圈补偿电路、全桥整流电路、电流采集电路、电压采集电路、DSP处理器以及控制驱动单元；
2.根据权利要求1所述的变结构无线电能传输系统，其特征在于：所述全桥逆变电路包括第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3和第四开关管S4；
3.根据权利要求2所述的变结构无线电能传输系统，其特征在于：所述第一开关管S1、所述第二开关管S2、所述第三开关管S3和所述第四开关管S4为MOSFET或SiC。
4.根据权利要求2所述的变结构无线电能传输系统，其特征在于：所述拓扑切换电路包括第一补偿电感Ls1、第一补偿电容Cf1、第二补偿电容Cs1、第三补偿电容Ce、第五开关S5和第六开关S6；
5.根据权利要求4所述的变结构无线电能传输系统，其特征在于：所述第五开关S5和所述第六开关S6为MOSFET或IGBT交流电子开关。
6.根据权利要求4所述的变结构无线电能传输系统，其特征在于：所述控制驱动单元与所述第五开关S5、所述第六开关S6
7.根据权利要求1所述的变结构无线电能传输系统，其特征在于：所述接收线圈补偿电路包括第四补偿电容Cf2；
8.根据权利要求7所述的变结构无线电能传输系统，其特征在于：所述全桥整流电路包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、滤波电感Ld以及滤波电容Cd；
9.一种变结构无线电能传输系统的控制方法，基于权利要求1-8所述的变结构无线电能传输系统，其特征在于，包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述的变结构无线电能传输系统的控制方法，其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.一种变结构无线电能传输系统，其特征在于：包括全桥逆变电路、拓扑切换电路、无线电能传输耦合机构、接收线圈补偿电路、全桥整流电路、电流采集电路、电压采集电路、dsp处理器以及控制驱动单元；
2.根据权利要求1所述的变结构无线电能传输系统，其特征在于：所述全桥逆变电路包括第一开关管s1、第二开关管s2、第三开关管s3和第四开关管s4；
3.根据权利要求2所述的变结构无线电能传输系统，其特征在于：所述第一开关管s1、所述第二开关管s2、所述第三开关管s3和所述第四开关管s4为mosfet或sic。
4.根据权利要求2所述的变结构无线电能传输系统，其特征在于：所述拓扑切换电路包括第一补偿电感ls1、第一补偿电容cf1、第二补偿电容cs1、第三补偿电容ce、第五开关s5和第六开关s6；
5.根据权利要求4所述的变结构无线电能传输系统，其特征在于：所...
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