[发明专利]一种适用于多模块无线充电系统的均流补偿方法

说明书

本发明公开了一种多模块无线充电系统的均流补偿方法，所述的充电系统中每个模块包含一个发射线圈、一个接收线圈以及一套独立的发射端电路和接收端电路，发射端电路包括直流输入、逆变器、补偿网络，接收端电路包括整流桥、补偿网络，或还包含DC‑DC变换器，所有模块的输出侧并联，对负载进行输出。在特定模块的发射端及接收端电路中加入计算所得的补偿电容(或电感)可以实现对称及非对称多模块无线充电系统的电流均流。可使用线圈发生偏移时(如最大偏移距离的一半)的互感值进行补偿计算，以保证在整个偏移范围内的均流。本发明所述方法可以针对任意多个无线充电模块实现电流均流，任意形式的多模块无线充电系统及控制方式都不影响此方法的通用性。

技术领域

本发明属于无线充电技术领域，涉及一种多模块无线充电系统的均流补偿方法。

背景技术

随着全球范围内能源紧缺和环境污染问题的日益严重，发展电动汽车的重要性日益凸显。电动汽车无线充电技术，由于具有高效便利、维护成本低、不受环境影响等一系列优点备受关注。虽然目前中低功率无线充电技术已经得到一定发展，但大功率无线快充仍在研究当中。模块化的无线传能技术有利于突破传统单通道无线充电的局限性，但由于模块数为奇数时难以实现各个模块均对称的摆放(即对每个模块而言其所处的位置均与其他模块相同)以及模块化系统发生偏移(即接收线圈相对发射线圈位置发生偏移)均会造成互感参数分布不对称。在常见的SS拓扑完全补偿的电路结构下，互感参数不对称会给均流控制带来很大不便，甚至可能造成均流控制无法实现。本发明提出了一种应用于多模块无线充电系统的补偿方法，通过调整回路中补偿电容的大小，实现互感参数不对称系统在所需情况下的电流均流。

发明内容

本发明的目的在于针对非对称多模块无线充电系统和多模块无线充电系统偏移情况下难以实现电流均流的问题，提供一种适用于多模块无线充电系统的均流补偿方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种多模块无线充电系统的均流补偿方法，所述的多模块无线充电系统中每个模块包含一个发射线圈、一个接收线圈以及一套独立的发射端和接收端电路，所述的发射端电路包括直流输入、逆变器、补偿网络，所述的接收端电路包括整流桥、补偿网络(还可包含DC-DC变换器)，所有模块的输出侧并联，对负载进行输出。通过对所述补偿网络进行设置可以实现对称及非对称多模块无线充电系统的电流均流，而且该方法不会受无线充电系统的形式或控制方式的影响；具体的补偿网络设置方法如下：对于每个模块的发射端电路、接收端电路列出相应的回路电压方程，求解该方程获得每个回路的电流表达式，对于发射端电路(对于接收端电路，计算方法相同)，若存在N种不同的电流表达式，则共需要N-1种不同的补偿电容，电流表达式相同的模块使用同样规格的补偿电容，假设补偿后所补偿模块回路的阻抗虚部为M_*，对补偿后上述N个不同的电流表达式进行模值的计算，并通过上述电流表达式的模值相等构造N-1个方程，求解得到N-1个阻抗的虚部M_*，进而可推得所需的补偿电感或电容值，即获得相应的补偿网络。

为了得到更好的效率表现，本发明提出了一种系统中无功功率环流较小的均流补偿方式。具体的补偿网络设置方法如下：对于系统中任意一个线圈，首先计算其余所有线圈反射到该线圈的等效阻抗(以下简称为反射阻抗)，将该反射阻抗与本线圈所在回路中的阻抗相加，使得回路中总阻抗的虚部为0。之后的步骤与前述方法相同，即在此基础上，再进行每个回路电流表达式的计算，利用形式不同的电流表达式构造方程计算得到所需进行补偿的回路的阻抗虚部，进而反推得到所需的补偿电感或电容值。

进一步的，对于多模块无线充电系统发生偏移的情况，若偏移范围为[-d,d]，可以使用线圈偏移范围内的互感值进行补偿计算，例如取偏移距离为d/2的情况下的互感值进行补偿计算，可以在整个偏移范围内获得更好的均流特性。

本发明的方法可以针对任意多个无线充电模块实现所需情况下的电流均流，任意形式的多模块无线充电系统及控制方式等不影响此方法的通用性。

本发明的有益效果是：