[发明专利]一种面向串串补偿拓扑的无线充电系统动态调谐方法

说明书

本发明公开了一种面向串串补偿拓扑的无线充电系统动态调谐方法，属于无线充电系统动态调谐技术领域。步骤一、基于带有对称结构的软开关可控电容的可实现动态调谐的硬件电路，得到串串补偿拓扑的零相位稳频判据；步骤二、通过相位判断法和零值搜索方法实现所述串串补偿拓扑的零相位稳频判据；步骤三、根据零相位稳频判据对软开关可控电容的等效电容值进行调节，从而进行动态调谐。本发明提出了一种面向串串补偿拓扑的无线充电系统动态调谐方法，实现串串补偿拓扑中无源元件存在参数漂移时稳频控制。同时，相较于现有调谐方法，所提方法减少了无源元件用量并且降低了控制复杂度。

技术领域

本发明涉及基于一种面向串串补偿拓扑的无线充电系统动态调谐方法，属于无线充电系统动态调谐技术领域。

背景技术

补偿拓扑作为无线充电系统的关键环节，起到无功功率补偿、系统效率和输出功率提升以及系统稳定运行的作用，现有研究集中在复合结构设计以及性能参数优化，从而实现恒流和恒压输出以及降低偏移对系统性能影响。然而，已有文献关于补偿拓扑频率稳定性的研究依旧薄弱。一方面，受累积温升和器件老化影响，补偿拓扑中无源元件参数漂移破坏谐振状态；另一方面，受加工工艺和参数容差影响，补偿拓扑配谐误差导致固有频率漂移。上述两种情况均会引起系统性能降低，并且严重时将导致系统工作异常。

发明内容

本发明的目的是提出一种面向串串(串联-串联)补偿拓扑的无线充电系统动态调谐方法，以解决现有技术中存在的问题，防止系统性能降低。

一种面向串串补偿拓扑的无线充电系统动态调谐方法，所述动态调谐方法包括以下步骤：

步骤一、基于带有对称结构的软开关可控电容的可实现动态调谐的硬件电路，得到串串补偿拓扑的零相位稳频判据；

步骤二、通过相位判断法和零值搜索方法实现所述串串补偿拓扑的零相位稳频判据；

步骤三、根据零相位稳频判据对软开关可控电容的等效电容值进行调节，从而进行动态调谐。

进一步的，在步骤一中，所述可实现动态调谐的硬件电路等效为串串补偿拓扑的互感模型，所述互感模型包括：发射端和接收端，所述发射端包括直流电源、发射端线圈和发射端软开关可控电容，所述直流电源、发射端线圈和发射端软开关可控电容依次连接形成闭环，所述接收端包括等效负载、接收端线圈和接收端软开关可控电容，所述等效负载、接收端线圈和接收端软开关可控电容依次连接形成闭环，

定义L₁和L₂分别为发射端线圈和接收端线圈的自感值，C₁和C₂分别为发射端线圈和接收端线圈的补偿电容值，M为发射端线圈和接收端线圈之间互感值，i₁和i₂分别为发射端线圈和接收端线圈中谐振电流，R_o和Uo分别为等效负载的电阻值和电压值，u_s为逆变器的输出电压值。

进一步的，所述零相位稳频判据包括接收端稳频判据和发射端稳频判据，其中，

所述接收端稳频判据：L₂和C₂存在参数漂移时，接收线圈中谐振电流i₂与发射线圈中谐振电流i₁之间相量表达式为：

由式(1)可知：接收端工作于谐振状态时，i₂超前i₁且相位差γ₂为90°；接收端工作于失振状态时，式(2)所示γ₂不为90°，将i₂滞后90°与i₁之间相位差定义为γ_d2，即接收端工作于谐振状态时γ_d2＝0，