[发明专利]一种LCCL-LC无线电能传输系统的参数整定方法

说明书

本发明公开了一种LCCL‑LC无线电能传输系统的参数整定方法，该方法根据传输功率的要求选择合适的发射和接收线圈，通过确定原边发射线圈电感与谐振电感的关系，计算电感的比值具体值，从而确定谐振电感的值，通过电路谐振关系，确定其他补偿电容。本发明具有快速准确确定LCCL‑LC无线电能系统参数的作用，该方法设计的LCCL‑LC系统具有恒压输出，传输效率高，全负载范围内稳定高效工作的优点；通过本方法，能根据实际传输功率的需要快速设计系统参数，满足工程应用需要。

技术领域

本发明涉及无线电能传输领域，具体涉及一种LCCL-LC无线电能传输系统的参数整定方法。

背景技术

磁耦合谐振无线电能传输(MCRWPT)具有传输功率水平高、传输效率高、安全性好和适用性强的优点，是目前无线电能传输的热点，有着广阔的应用前景。由于磁耦合谐振式无线电能传输发射线圈和接收线圈是松耦合的，耦合系数较小，这严重影响了能量传输的效率；为了提高传输效率，补偿网络的加入显得尤为重要。

在实际应用中，无线电能传输应具备恒压，稳定，高效的特点，而基本类型的补偿网络无法满足在负载变化时稳定传输的需求，因此，复杂的高阶补偿网络成为研究的方向，包括LCL型，LLCL型和LCCL型等；其中LCCL型已被证明是一种可行的方案。但是，由于高阶补偿网络器件多，结构复杂，如何快速确定电路参数，实现高效稳定大功率的能量传输，是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种LCCL-LC无线电能传输系统的参数整定方法，用以快速确定电路参数，从而实现高效稳定大功率的能量传输。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

一种LCCL-LC无线电能传输系统的参数整定方法，包括：

对LCCL-LC无线电能传输系统进行建模分析，将副边的总阻抗通过互感折算到原边；根据额定输出功率要求，选择合适的发射线圈与接收线圈，并确定原边的发射线圈电感与谐振电感的关系，继而确定谐振电感的电感值；由所述LCCL-LC无线电能传输系统电路的谐振关系，确定谐振电容、补偿电容的值；

所述LCCL-LC无线电能传输系统电路包括输入滤波电容C_in、高频功率变换电路、LCCL补偿网络、补偿电容C_R、高频整流电路以及输出滤波电容，其中，输入直流电源V_in与输入滤波电容C_in并联，输入滤波电容C_in后接全桥高频功率变换电路，全桥高频功率变换电路连接到原边的LCCL补偿网络；LCCL补偿网络包含谐振电感L_P，第一谐振电容C_P、第二谐振电容C_T和发射线圈电感L_T，副边的接收线圈电感L_R连接补偿电容C_R，然后与高频整流电路连接，高频整流电路经过输出滤波电容，与负载相连；

所述发射线圈电感L_T与谐振电感L_P的关系为L_p＝αL_T，其中，系数α的取值范围为(0,1)，表达式为：

其中U_in1为第一谐振电容C_P上的电压值，R_L为额定负载值，P_out为额定输出功率，ω为系统的工作频率，M为发射线圈与接收线圈的互感值，k为发射线圈与接收线圈的耦合系数。

进一步地，所述第一谐振电容C_P上的电压值U_in1表示为：

上式中，U_in为高频功率变换电路的输入直流电压值，n为奇数。