[发明专利]基于变频移相控制的SS谐振无线电能传输系统参数设计方法

说明书

本发明公开了一种基于变频移相控制的SS谐振无线电能传输系统参数设计方法，包括以下步骤：在蓄电池恒流充电阶段，以SS谐振无线电能传输系统在谐振频率处的最小互导增益为谐振网络中耦合线圈电感的第一边界条件；在蓄电池恒压充电阶段，以SS谐振无线电能传输系统在恒压增益点处的电压增益在预设电压增益带内为谐振网络中耦合线圈电感的第二边界条件；在蓄电池整个充电过程中，以SS谐振无线电能传输系统的品质因数大于预设值作为谐振网络中耦合线圈电感的第三边界条件；将各边界条件的交集作为谐振网络中耦合线圈电感值的取值范围，该方法基于变频移相控制进行SS谐振无线电能传输系统的参数设计，并且能够满足蓄电池两段式充电特点。

技术领域

本发明涉及一种SS谐振无线电能传输系统参数设计方法，具体涉及一种基于变频移相控制的SS谐振无线电能传输系统参数设计方法。

背景技术

无线电能传输技术依照其实现原理可分为近场与远场两大类。近场技术易于实现更高的效率和更大的功率，因而被广泛的应用于电动汽车、智能设备、机器人、无人机、植入式医疗等设备的无线充电。尤其在电动汽车的无线充电中，充电功率高，电磁干扰大，因此在大功率无线充电应用中成为研究热点。在对常用的蓄电池进行两段式充电时，无线充电机对其充电特性有以下几个需求：

1)恒定的充电电流。蓄电池充电过程的第一阶段是恒流充电，充电器以最大蓄电池能够承受的电流对蓄电池进行恒流充电，蓄电池充电电压逐渐上升。

2)恒定的充电电压。蓄电池充电过程的第二阶段是恒压充电，充电器以最高蓄电池能够承受的电压对蓄电池进行恒压充电，蓄电池充电电流逐渐减小直至浮充状态。

3)合理的工作频率区间。在蓄电池全范围充电时，逆变器的工作频率区间需要存在，且设置合理，利于系统的可靠稳定运行。

4)合理的品质因数。在蓄电池全范围充电时，为确保系统可靠运行和较高的传输效率，谐振网络的品质因数需要在一个合理范围之内。

由于对蓄电池进行充电时原副边线圈位置已固定，故在整个充电过程中可将系统两谐振线圈的耦合系数视为定值，且蓄电池在充电过程中电压电流随时间不断变化，故可将其充电过程视为一个随时间变化的可变电阻，在无线电能传输过程中负载电阻的变化将对系统的各项输出特性产生影响，同时为了系统运行在合理的工作频率区间内，需要一套合理的谐振网络参数，使无线电能传输系统在蓄电池两段式充电曲线下，满足相应的传输特性。然而目前的参数设计方法仅针对固定的负载电阻或根据经验选取谐振网络参数。变频移相控制策略时通过调节逆变器的频率和移相角从而改变激励谐振网络的激励，从而改变蓄电池的充电电压和充电电流，这种控制方法具有优良的特性。尚未有将变频移相控制策略和蓄电池的上述充电特性结合起来的谐振网络参数设计方法的论述。

因此，需要一种能够将变频移相控制策略和蓄电池两段式充电特性相结合的谐振网络参数设计方法，从而同时实现以上四个需求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于变频移相控制的SS谐振无线电能传输系统参数设计方法，该方法基于变频移相控制进行SS谐振无线电能传输系统的参数设计，并且能够满足蓄电池两段式充电特点，并能够获得较高的传输效率。

为达到上述目的，本发明所述的基于变频移相控制的SS谐振无线电能传输系统参数设计方法包括以下步骤：

在蓄电池恒流充电阶段，以SS谐振无线电能传输系统在谐振频率处的最小互导增益为谐振网络中耦合线圈电感的第一边界条件；在蓄电池恒压充电阶段，以SS谐振无线电能传输系统在恒压增益点处的电压增益在预设电压增益带内为谐振网络中耦合线圈电感的第二边界条件；在蓄电池整个充电过程中，以SS谐振无线电能传输系统的品质因数大于预设值作为谐振网络中耦合线圈电感的第三边界条件；将谐振网络中耦合线圈电感的第一边界条件、第二边界条件及第三边界条件的交集作为谐振网络中耦合线圈电感值的取值范围。