[发明专利]具有恒压输出特性的双侧LC补偿ECPT系统参数设计方法

权利要求书

1.一种具有恒压输出特性的双侧LC补偿ECPT系统参数设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：构建双侧LC补偿ECPT系统，包括直流电源、高频逆变电路、由谐振电感L₁和谐振电容C₁构成的原边LC谐振网络、由两对耦合极板构成的耦合单元、由谐振电感L₂和谐振电容C₂构成的副边LC谐振网络、整流滤波电路以及负载R_L，其中，所述谐振电感L₁的一端连接所述高频逆变电路的第一输出端，所述谐振电感L₁的另一端连接一块发射极板以及所述谐振电容C₁的一端，所述谐振电容C₁的另一端连接所述高频逆变电路的第二输出端以及另一块发射极板，所述谐振电感L₂的一端连接一块接收极板以及所述谐振电容C₂，所述谐振电感L₂的另一端连接所述整流滤波电路的第一输入端，所述谐振电容C₂的另一端连接另一块接收极板以及所述整流滤波电路的第二输入端，发射极板与接收极板一一对应耦合实现能量无线传输，根据实际应用需求确定系统功率因数临界值和系统输出电压及允许变化范围U_R±ΔU_R；

S2：根据工程经验和实际应用需求确定系统工作频率f、直流输入电压U_d、耦合单元的等效电容及允许变化范围C_s±ΔC_s、交流负载电阻及允许变化范围R_e±ΔR_e；

S3：计算电感比值也即电压增益k，

S4：计算L₁的临界值L_1min；

S5：根据谐振条件和电感比值k计算参数C₁，L₂和C₂；

S6：判断耦合机构在C_s±ΔC_s范围内是否满足功率因数约束条件，即判断功率因数是否大于临界值如果是，则进入步骤S7，否则，增大比值k跳转至步骤S4；

S7：判定L₂的等效串联电阻是否满足约束条件，如果否，则增大频率f跳转至步骤S3，否则，则得到满足条件的系统参数。

2.根据权利要求1所述的具有恒压输出特性的双侧LC补偿ECPT系统参数设计方法，其特征在于，原边LC谐振网络的谐振电感L₁和谐振电容C₁满足谐振关系为ω²L₁C₁＝1，副边LC谐振网络的谐振电感L₂和谐振电容C₂满足谐振关系为ω²L₂C₂＝1。

3.根据权利要求1所述的具有恒压输出特性的双侧LC补偿ECPT系统参数设计方法，其特征在于，步骤S4中按照以下公式计算L₁的临界值L_1min：

其中，式中ω为基波角频率，k为电压增益也即电感比值，C_s为等效耦合电容，为功率因数临界值，R_e为整流滤波电路和负载的等效交流电阻，R_Cs为耦合电容等效串联电阻。

4.根据权利要求1所述的具有恒压输出特性的双侧LC补偿ECPT系统参数设计方法，其特征在于，步骤6中按照以下公式计算功率因数：

其中，式中

5.根据权利要求1所述的具有恒压输出特性的双侧LC补偿ECPT系统参数设计方法，其特征在于，所述步骤7的约束条件为：

式中，R_L2为谐振电感L₂的等效串联电阻，R_e±ΔR_e为交流负载电阻范围，U_R为系统输出电压，ΔU_R为系统输出电压变化范围。

6.根据权利要求1所述的具有恒压输出特性的双侧LC补偿ECPT系统参数设计方法，其特征在于，所述谐振电感L₁和所述谐振电感L₂采用铁粉磁芯和利兹线，所述谐振电容C₁和所述谐振电容C₂为云母电容。