[发明专利]一种基于LCC-S拓扑的无线电能传输系统参数设计方法

权利要求书

1.一种基于LCC-S拓扑的无线电能传输系统参数设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：根据实际运行工况、互感抗偏移要求、负载恒流阶段的充电指标和负载恒压阶段的充电指标确定无线电能传输系统的工作频率f₀、原边耦合电感值L_p、副边耦合电感值L_s、互感值M、直流母线电压V_dc和原边输入电感值L₁；

无线电能传输系统包括原边逆变器、LCC-S谐振网络、不控整流桥以及后级DC/DC变换器四个部分；

根据实际运行工况，并使用有限元仿真软件得到一组满足互感抗偏移要求的原边耦合电感值L_p和副边耦合电感值L_s；

根据负载恒流阶段的充电指标和负载恒压阶段的充电指标以及无线电能传输系统所使用的后级DC/DC变换器确定直流母线电压V_dc和原边输入电感值L₁；

步骤2：在工作频率f₀、原边耦合电感值L_p、副边耦合电感值L_s和互感值M不变的情况下，扰动原边输入电感值L₁，使无线电能传输系统最大功率点处对应的谐振电感电流应力和谐振电容电压应力满足设定的安全阈值要求，从而得到原边输入电感值L₁的变化范围I；

谐振电感的最大电流应力和谐振电容的最大电压应力出现在无线电能传输系统最大功率点处，当无线电能传输系统最大功率点处的谐振元件器件应力满足设定的安全阈值要求时，即可保证无线电能传输系统在全负载范围内的安全运行；

无线电能传输系统最大功率点由负载恒流阶段的充电指标和负载恒压阶段的充电指标唯一确定；

步骤3：在工作频率f₀、原边耦合电感值L_p、副边耦合电感值L_s和互感值M不变的情况下，扰动原边输入电感值L₁和直流母线电压V_dc，使原边输入电感值L₁和直流母线电压V_dc同时满足扰动观察法在恒流和恒压充电阶段效率最大化的条件，得到原边输入电感值L₁的变化范围II和直流母线电压V_dc的变化范围i；

扰动观察法在恒流和恒压充电阶段的效率最大化条件与原边输入电感值L₁、互感值M、原边输入电感寄生电阻R₁、原边耦合电感寄生电阻R_p、副边耦合电感R_s、负载恒流阶段的充电指标和负载恒压阶段的充电指标有关；

步骤4：将原边输入电感值L₁的变化范围I和原边输入电感值L₁的变化范围II的交集作为最终的原边输入电感值L₁的变化范围I’；

步骤5：在原边输入电感值L₁的变化范围I’和直流母线电压V_dc的变化范围i内，任意选取一组原边输入电感值L₁值和直流母线电压V_dc值；如果选取的原边输入电感值L₁值和直流母线电压V_dc值能够满足无线电能传输系统最大功率点处对应的谐振电感电流应力和谐振电容电压应力的安全阈值要求，则参数设计过程结束；如果选取的原边输入电感值L₁值和直流母线电压V_dc值不满足无线电能传输系统最大功率点处对应的谐振电感电流应力和谐振电容电压应力的安全阈值要求，则重新选择一组原边输入电感值L₁值和直流母线电压V_dc值进行电压电流应力校验直至满足谐振电感电流应力和谐振电容电压应力的安全阈值要求。