[发明专利]一种任意恒压输出的无线电能传输系统谐振补偿方法

说明书

本发明涉及一种任意恒压输出的无线电能传输系统谐振补偿方法。该方法在不改变现有SS、PS补偿网络结构的情况下，通过可控漏感补偿的方式，实现对输出电压的全范围精确调节，具有输出电压范围宽，实用性强，简单易用等特点。

技术领域

本发明涉及一种新的补偿网络参数确定方法，具体为一种任意恒压输出的无线电能传输系统谐振补偿方法。

背景技术

无线电能传输技术是将电网的交流电经过整流、功率因素校正并逆变成高频的交流电，通过补偿网络及磁耦合系统，将能量从发射侧传输到接收侧，再经过整流环节及功率电压调节环节后输出给负载供电。无线电能传输系统基本结构框图如图1所示。作为系统的重要组成部分，补偿网络对于提高系统功率因数，改善输入输出特性和提高系统效率都具有重要影响。

现有主要的补偿网络拓扑有如下：

1、原边串联副边并联补偿拓扑(SP)

根据发射侧和接受侧的补偿电容位置，原边串联副边并联结构如图2所示，其中L_p为发射线圈自感，L_s为接受线圈自感，M为原副边之间的互感，C_p为原边补偿电容，C_s为副边补偿电容，为逆变侧等效电压源，ω为角频率，R_e为副边补偿网络之后的等效输入电阻。当C_p与谐振，C_s与L_s谐振，即ω²C_sL_s＝1，此时负载两端等效为电压源，系统具有恒压输出的特性，等效负载两端电压

2、原边并联副边并联补偿拓扑(PP)

对于输入端为电流源型逆变器时，常采用原边并联电容的补偿方法，原边并联副边并联补偿拓扑如图3所示，当C_p与谐振，C_s与L_s谐振，即ω²C_sL_s＝1，此时系统具有恒压输出特性，输出电压

3、原边串联副边串联补偿拓扑(SS)

原边串联副边串联补偿(SS)拓扑如图4所示，为逆变侧等效电压源。使C_p与L_p谐振，C_s与L_s谐振，即ω²C_pL_p＝1，ω²C_sL_s＝1，此时系统具有恒流输出特性。输出电流为

4、原边并联副边串联补偿拓扑(PS)

原边并联副边串联补偿拓扑等效模型如图5所示，其中为逆变侧等效电流源，其角频率为ω。当C_p与L_p谐振，C_s与L_s谐振时，即ω²C_pL_p＝1，ω²C_sL_s＝1，此时系统具有恒流输出特性，输出电流为

由以上公式可知，以上四种补偿网络所采用的补偿电容大小取值由原边自感、副边自感和原副边之间的互感确定，电阻R_e上接收到电压也唯一确定。对于给定的磁耦合结构，只能通过调节工作频率、输入电压或电流对输出进行调节，或者增加其他电压/电流调节模块对输出进行控制，大大降低了系统设计的灵活性和经济性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种任意恒压输出的无线电能传输系统谐振补偿方法，该方法在不改变现有SS、PS补偿网络结构的情况下，通过可控漏感补偿的方式，实现对输出电压的全范围精确调节，具有输出电压范围宽，实用性强，简单易用等特点。