一种改进型谐振补偿网络的多电压无线充电装置*

黄向慧梁相印*代克杰

(1.西安科技大学电气与控制工程学院，陕西西安 710000；2.平顶山学院电气与机械工程学院，河南平顶山 467000)

在煤矿生产中，存在大量的小功率用电设备，例如矿用隔爆型LED 照明信号灯、便携式气体检测仪等[1]，这些设备在充电过程中插头频繁插拔容易产生接触火花，导致矿井内瓦斯爆炸。为了使矿用设备能安全可靠的充电，将无线电能传输(Wireless Power Transfer，WPT)技术应用在这个领域[2]，这项技术不仅可以消除火花，而且能摆脱线缆束缚远距离输送电能。然而矿井中便携式设备充电电压规格不同，现有的无线充电装置仅能为某一种电压等级用电设备充电，严重制约了无线充电技术在煤矿领域的应用，所以研究一种无线充电装置为多种电压等级用电设备充电具有重要意义。

无线电能传输技术利用线圈谐振耦合进行电能传输，由于矿用小功率设备基本采用蓄电池供电，所以如何利用无线充电技术为蓄电池充电成为了研究的热点。目前，无线充电技术为蓄电池充电主要是恒压[3-4]或恒流方式[5-6]，但单一的充电模式会产生过电位现象，严重损害电池。为延长电池使用寿命，陆江华等[7]提出一种改变原边逆变器工作频率的方法，该方法对蓄电池实现恒流-恒压模式充电，然而建立数学模型较为困难。随着对无线充电系统研究的深入，许多学者通过改变谐振补偿网络拓扑结构实现恒流-恒压模式输出[8-9]。刘帼巾等[10]提出一种改变双边补偿网络参数的方法，实现无线充电系统恒流-恒压输出，极大程度上简化了控制策略的复杂程度，却增加了系统参数配置的难度。……