[发明专利]一种基于LCC补偿网络的参数自调节无线充电系统

权利要求书

1.一种基于LCC补偿网络的参数自调节无线充电系统，包括发射端和接收端，所述发射端包括发射端电源、逆变电路和发射线圈，所述接收端包括接收线圈、整流电路和接收端负载，其特征在于，所述系统还包括控制器，所述发射端还包括原边LCC补偿电路，所述接收端还包括副边LCC补偿电路，所述原边LCC补偿电路包括均与控制器相连并均在控制器的作用下自动调节的原边补偿电感、原边串联补偿电容和原边并联补偿电容，所述副边LCC补偿电路包括均与控制器相连并均在控制器的作用下自动调节的副边串联补偿电容、副边并联补偿电容和副边补偿电感，所述原边补偿电感与原边串联补偿电容依次串联设置在逆变电路和发射线圈之间，所述原边串联补偿电容和发射线圈串联后再并联所述原边并联补偿电容，所述副边串联补偿电容与副边补偿电感依次串联设置在接收线圈和整流电路之间，所述接收线圈和副边串联补偿电容串联后再并联所述副边并联补偿电容；所述控制器自动计算需要的包括匹配阻值和容值的补偿参数并对原边补偿电感、副边补偿电感以及原边串联补偿电容、副边串联补偿电容自动调节控制，所述原边补偿电感和副边补偿电感采用类滑动变阻器结构，自动调节的各相应电容均采用可变电容阵列，在元器件不发生变动的情况下进行参数调节以保证系统工作频率与元器件参数的一致性；

所述控制器自动获取工况参数并根据工况参数基于效能优化算法自动计算出系统所需补偿参数后根据系统所需补偿参数向原边LCC补偿电路和副边LCC补偿电路的各相应电感和电容发送相应的操作指令以调节相应的电感值和电容值；

原边补偿电感L_f1和副边补偿电感L_f2的计算公式如下：

其中，k为耦合系数，ω为调节频率，V_in为原边输入电压，L₁和L₂为原边发射线圈L₁与副边接收线圈L₂的自感值；

在串联谐振式无线电能传输系统中，当系统产生谐振的条件为：

补偿电路中并联部分的原边并联补偿电容C_f1和副边并联补偿电容C_f2的容值为：

补偿电路中串联部分的原边串联补偿电容C₁和副边串联补偿电容C₂的容值为：

C₂＝C₁+ΔC₂ (5)

在发射线圈L₁、接收线圈L₂的自感值均固定的情况下，不同谐振频率下，补偿电路中的补偿电容和补偿电感的电容值和电感值都相应改变，本系统在改变系统工作频率的同时，谐振电路的电容和电感能够自动调节到最佳值，完成所述自动调节的过程如下：

系统恒压进行供电，发射端开始工作；首先输入系统的工作频率f₀，根据2πf＝ω代入上式中，得到ω₀；同时根据经验设耦合系数k＝k0；系统正常工作后，用电压表测得原边输入电压V_in，用电流表测得副边补偿电流i_f2；

根据公式(6)，求得耦合系数k的真实值；

保持L₁、L₂、C_f1、C_f2不变，当调节频率ω时，观察原边输入电压V_in是否满足条件，若满足条件，则可通过上述公式(1)—(5)重新计算L_f1、C₁、L_f2、C₂，并且系统电路实现自动调节，若不满足条件，则需要重新调整系统工作频率ω，再次进行计算和调节。

2.根据权利要求1所述的基于LCC补偿网络的参数自调节无线充电系统，其特征在于，所述原边补偿电感和副边补偿电感均分别采用一个上接线端和一个下接线端串联入电路的连接方式。

3.根据权利要求2所述的基于LCC补偿网络的参数自调节无线充电系统，其特征在于，自动调节的原边补偿电感和副边补偿电感均具有滑动触头，随触头的左右移动，接入电路的电感线圈长度随之变化，相应的电感值也随之变化。