1.一种基于半桥切换的恒流-恒压充电无线电能传输系统,其特征在于:系统包括直流电压源(E)、高频逆变模块(H)、原边补偿电感(L1)、原边补偿电容(C1)、原边线圈补偿电容(CP)、原边发射线圈(LP)、副边接收线圈(LS)、副边线圈补偿电容(CS)组成、整流模块(D)、滤波电容(CR)和电池负载(R),所述高频逆变模块(H)由5个开关管(S1、S2、S3、S4、S5)、2个桥臂构成,其中,一个桥臂的上半桥臂由两个串联的开关管(S1、S2)构成,另外三个开关管(S3、S4、S5)一一对应分别组成剩下的3个半桥臂。
所述基于半桥切换的恒流-恒压充电无线电能传输系统的连接方式为:直流电压源(E)与高频逆变模块(H)输入端相连,高频逆变模块(H)中存在2个开关管(S1、S2)的桥臂输出侧与原边补偿电感(L1)首端相连,另一桥臂输出侧与原边补偿电容(C1)首端相连,原边补偿电感(L1)尾端与原边补偿电容(C1)尾端连接后依次串联原边线圈补偿电容(CP)和原边发射线圈(LP);副边接收线圈(LS)串联副边线圈补偿电容(CS)后与整流模块(D)输入端相连,整流模块(D)输出端依次连接滤波电容(CR)和电池负载(R)。
2.根据权利要求1所述的一种基于半桥切换的恒流-恒压充电无线电能传输系统,其特征在于:在充电起始阶段,即恒流充电阶段,系统高频逆变模块(H)中各个开关管的运行状态如下:S1:关断状态;S2:关断状态;S3:半周期导通,且与S5导通时间互补;S4:关断状态;S5:半周期导通,且与S3导通时间互补。
当系统处于恒压充电阶段时,系统高频逆变模块(H)中各个开关管的运行状态如下:
S1:持续导通状态;S2:半周期导通,且与S4导通时间互补;S3:关断状态;S4:半周期导通,且与S2导通时间互补;S5:持续导通状态。
3.根据权利要求1所述的一种基于半桥切换的恒流-恒压充电无线电能传输系统,其特征在于:原边发射线圈(LP)与副边接收线圈(LS)之间的互感M数值由式确定:所述原边补偿电感(L1)的电感值 由式确定:
所述原边补偿电容(C1)的电容值 式确定:
所述原边补偿电容(CP)的电容值 式确定:
所述原边补偿电容(CS)的电容值 式确定:
上述式中, 为直流电压源(E)的输出电压,ω为系统工作角频率,IR、VR分别为电池充电的额定电流和额定电压, 分别为原边发射线圈(LP)和副边接收线圈(LS)的自感值。