李 巍

（中国铝业股份有限公司连城分公司，甘肃连城730335）

1 引言

无线充电系统具备自动化充电，强环境适应性和便捷性，能够广泛的应用于电动车，便携式设备和AGV 等以电池或超级电容为动力源的设备中[1]-[3]。以超级电容为例，为实现快速且高效的电能补充，往往需要恒流充电[4]-[5]。因此，有必要研究具备恒流充电能力的无线充电系统。本文设计一套基于副边半控整流桥的恒流充电系统，通过PI算法调节半控整流桥的移相角度，控制充电电流。

2 电路结构与理论分析

2.1 电路结构分析

如图1所示，本文提出的无线充电系统主要包括直流源，全桥逆变器（由四个MOSFET管S1～S4构成），磁耦合机构（由发射线圈L1，内阻为R1和接收线圈L2，内阻为R2构成），串串补偿结构（由原边补偿电容C1和副边补偿电容C2），半控整流桥（由两个MOSFET管Q1和Q2以及两个二极管D1和D2构成），容性滤波（由薄膜电容Co构成）和超级电容（等效电路模型为串联电阻Rs，理想电容C和等效并联电阻Rs）。

霍尔电流传感器1实时采集副边谐振线圈中电流i2（t），用于同步副边控制的PWM驱动信号。霍尔电流传感器2实时采集直流输出电流Io，通过PI算法控制半控整流桥，实现超级电容的恒流充电。

图1 电路结构框图

2.2 半控整流桥分析

如图2所示，相较于无线充电系统副边控制中常用的Buck变换器而言，半控整流桥节省一个功率电容和薄膜电容，从而能够有效地减小副边成本、重量与体积。

图2 副边用恒流充电控制电路

为简化分析，假定半控整流中的二极管和MOSFET损耗均可忽略不计；……