1.一种多自由度对称式动态电路补偿拓扑,其特征在于,包括:第一功率开关管S1、第二功率开关管S2、第三功率开关管S3、第四功率开关管S4、第一可变电容C1、第二可变电容C2、第三可变电容C3、第四可变电容C4、第五可变电容C5、第六可变电容C6、第七可变电容C7、第八可变电容C8、第九可变电容C9、第十可变电容C10、第十一可变电容C11、第十二可变电容C12、第一固定电感L1、第二固定电感L2、第一可变电感Lc1、第二可变电感Lc2;
所述第一功率开关管S1的第一端与第一可变电容C1的第二端、第二可变电容C2的第一端连接;所述第一功率开关管S1的第二端与第三可变电容C3的第一端连接;所述第二功率开关管的S2的第一端与第四可变电容C4的第二端、第五可变电容C5的第一端连接;所述第二功率开关管的S2的第二端与第六可变电容C6的第一端连接;所述第三功率开关管的S3的第一端与第七可变电容C7的第二端、第八可变电容C8的第一端连接;所述第三功率开关管的S3的第二端与第九可变电容C9的第一端连接;所述第四功率开关管的S4的第一端与第十可变电容C10的第二端、第十一可变电容C11的第一端连接;所述第四功率开关管的S4的第二端与第十二可变电容C12的第一端连接;所述第一可变电容C1的第一端与第一固定电感L1的第二端、所述第四可变电容C4的第一端连接;所述第二可变电容C2的第二端与第三可变电容C3的第二端、高频逆变电路、传能线圈连接;所述第五可变电容C5的第二端与第六可变电容C6的第二端、传能线圈连接;所述第八可变电容C7的第一端与第二固定电感L2的第二端、第十可变电容C10的第一端连接;所述第八可变电容C8的第二端与第九可变电容C9的第二端、能量转换模块、接收线圈连接;所述第十一可变电容C11的第二端与第十二可变电容C12的第二端、接收线圈连接;所述第一可变电感Lc1的第一端与高频逆变电路连接;所述第一可变电感Lc1的第二端与第一固定电感L1的第一端连接;所述第二可变电感Lc2的第一端与能量转换模块连接;所述第二可变电感Lc2的第二端与第二固定电感L2的第一端连接。
2.根据权利要求1所述的一种多自由度对称式动态电路补偿拓扑,其特征在于,采用传能端和接收端对称T型结构,所述第一固定电感L1的参数与第四固定电感L4的参数相同,所述第十四可变电容C14的工作参数与第十五可变电容C15的工作参数相同,所述第十三可变电容C13的工作参数与第十六可变电容C16的工作参数相同。
3.根据权利要求1所述的一种多自由度对称式动态电路补偿拓扑,其特征在于,对称分布于电动汽车公路无线充电系统的传能端与接收端,传能端电路补偿拓扑由第一功率开关管S1、第二功率开关管S2、第三功率开关管S3、第四功率开关管S4、第一可变电容C1、第二可变电容C2、第三可变电容C3、第四可变电容C4、第五可变电容C5、第六可变电容C6、第七可变电容C7、第八可变电容C8、第九可变电容C9、第十可变电容C10、第十一可变电容C11、第十二可变电容C12、第一固定电感L1、第二固定电感L2、第一可变电感Lc1、第二可变电感Lc2构成。
4.根据权利要求1所述的一种多自由度对称式动态电路补偿拓扑,其输出端电能由高频逆变电路提供,所述功率开关管的导通控制是通过电压电流传感器反馈处理后由开关管触发电路控制。
5.根据权利要求1所述的一种多自由度对称式动态电路补偿拓扑,其特征在于,应用于电动汽车公路无线充电系统的电路补偿拓扑,具有粗调与精调模式,以第一可变电容C1、第二可变电容C2、第三可变电容C3、第一功率开关管S1经过电路等效构成的第十三可变电容C13为第一电容可调节模块,粗调模式为第一功率开关管S1关闭,第一可变电容C1、第二可变电容C2可完成等效电容值变化满足如下范围:精调模式为第一功率开关管S1开通,第一可变电容C1、第二可变电容C2、第三可变电容C3可完成等效电容变化满足如下范围:以第四可变电容C4、第五可变电容C5、第六可变电容C6、第二功率开关管S2构成第二电容可调节模块,粗调模式为第二功率开关管S2关闭,第四可变电容C4、第五可变电容C5可完成等效电容变化满足如下范围:精调模式为第二功率开关管S2开通,第四可变电容C4、第五可变电容C5、第六可变电容C6可完成等效电容变化满足如下范围:以第七可变电容C7、第八可变电容C8、第九可变电容C9、第三功率开关管S3构成第三电容可调节模块,粗调模式为第三功率开关管S3关闭,第七可变电容C7、第八可变电容C8可完成等效电容变化满足如下范围:精调模式为第三功率开关管S3开通,第七可变电容C7、第八可变电容C8、第九可变电容C9可完成等效电容变化满足如下范围:以第十可变电容C10、第十一可变电容C11、第十二可变电容C12、第四功率开关管S4构成第四电容可调节模块,粗调模式为第四功率开关管S4关闭,第十可变电容C10、第十一可变电容C11、可完成等效电容变化满足如下范围:精调模式为第四功率开关管S4开通,第十可变电容C10、第十一可变电容C11、第十二可变电容C12可完成等效电容变化满足如下范围:粗调与精调模式无具体限定的使用前提条件,由工程实际需要进行模式选取。
6.根据权利要求1所述的一种多自由度对称式动态电路补偿拓扑,其特征在于,应用于电动汽车公路无线充电系统的电路补偿拓扑,具有粗调与精调模式的所述可调节模块,基于精密步进电机完成所述可调节模块中电容期望值相匹配的间隔d的调节,具体地,本发明提供两种基于精密步进电机完成电容调节的方法;可以在实际电容值Ci(i为自然数)低于期望电容值Ce时增大电容间距d的数值;可以在实际电容值Ci(i为自然数)高于期望电容值Ce时减少电容间距d的数值,其中电容间距d的调节方法如下:Δd=de‑d=Sε(Ce‑C)
其中,de为期望电容间距,S为平行板电容器极板间面积,ε为介电常数。
7.根据权利要求1所述的一种多自由度对称式动态电路补偿拓扑,其特征在于,电路补偿拓扑中第一固定电感L1、第一可变电感Lc1构成第一电感可调节模块;第二固定电感L2、第二可变电感Lc2构成第二电感可调节模块;具体地,本发明提供两种基于外加磁场调节可调电感的方法;可以在实际电容值Li(i为自然数)低于期望电容值Le时减少外加调节磁场Bout的数值;可以在实际电容值Li(i为自然数)高于于期望电容值Le时增大外加调节磁场Bout的数值,具体方法如下:其中N为电感匝数,S为电感磁通面积,为电感饱和磁通,i为流经电感电流。
8.根据权利要求1所述的一种多自由度对称式动态电路补偿拓扑,其特征在于,电路补偿拓扑同时具备恒压和恒流两种输出模式,根据T型二端口等效网络有恒流模式下T123=T1T2T3参数矩阵如下:其中当交流电角频率ωc满足:
电路补偿拓扑满足参数矩阵形式如下:
第三固定电感L3与第十三电容C13满足等式如下:
实现输出端的恒流输出下T123=T1·T2·T3参数矩阵:
当交流电角频率ωv满足:
电路补偿拓扑满足参数矩阵形式如下:
第三固定电感L3与第十三电容C13满足等式如下:
实现输出端的恒压输出。