[发明专利]实现负载软切换的ECPT系统及其参数设计方法

说明书

本发明提供了一种实现负载软切换的ECPT系统及其参数设计方法，包括如下步骤：构建一种F型电场耦合无线电能传输系统拓扑；设定系统参数U_dc和R_L；设定初始参数f和C_s；计算系统主要参数L₁、L₂和C₁；计算方波电压源输入下LCL网络输入电流的总谐波畸变率THD_i；判断总谐波畸变率THD_i是否小于设定的总谐波畸变率阈值，如果是，给出满足负载软切换要求的系统参数，否则，调整初始参数重复进行。本发明保证了ECPT系统负载在任意时刻的移除‑投入都不会对逆变器开关管造成明显的电压电流过冲，使得系统能够稳定可靠地运行。当负载投入后，系统能够高效稳定地为负载提供需要的功率；当负载移除后，系统工作在低功耗状态。

技术领域

本发明涉及电场耦合无线电能传输技术领域，具体涉及一种实现负载软切换的ECPT系统及其参数设计方法。

背景技术

无线电能传输(Wireless Power Transfer,WPT)技术借助磁场、电场、激光、微波等软介质实现电能从电源系统到用电设备的无电气接触传输，彻底摆脱了导体连接的束缚，从而具有便捷、灵活、安全、可靠等优点。其中，基于电场耦合的电能传输方式具有电能耦合机构简易轻薄，形状不受限制，在工作状态中，电场耦合机构的绝大部分电通量分布于电极之间，对周围环境的电磁干扰很小，当电场耦合机构之间或周围存在金属导体时，不会引起导体产生涡流损耗等特点。因此，越来越多的专家学者围绕电场耦合无线电能传输技术展开研究。其可以为厨房电器和消费电子等中小功率设备供电，在大功率设备充/供电研究方面，例如电动汽车充/供电领域，也有相关报道。

在可移动负载设备(电动汽车、厨房电器及消费电子等)充/供电应用中，二次侧的负载随同二次侧的极板经常会从供电系统中移除-投入(以下简称为“负载移除-投入”)。通过仿真分析发现，目前提出的电场耦合无线电能传输系统(Electric-field CoupledPower Transfer,ECPT)拓扑在二次侧负载移除后普遍会对逆变器开关管造成过大的电压或者电流冲击，甚至会损坏开关管。另一方面，在实际应用中，出于经济性、可靠性和安全性的考虑，系统在负载移除后应该处于低功耗运行状态。

发明内容

本申请通过提供一种实现负载软切换的ECPT系统及其参数设计方法，以解决负载随机移除-投入对逆变器开关管造成过大的电压或者电流冲击，甚至会损坏逆变器开关管的问题，同时使系统在负载投入后能够高效稳定地为负载提供需要的功率；当负载移除后，系统工作在低功耗状态。

为解决上述技术问题，本申请采用以下技术方案予以实现：