[发明专利]一种电动汽车高效率稳压无线充电系统及其设计方法

权利要求书

1.一种电动汽车高效率稳压无线充电系统的设计方法，所述充电系统为LCC-S型无线电能传输系统，包括依次级联的直流电源、原边BUCK电路、高频逆变器、LCC-S补偿电路、整流电路、阻抗匹配电路、负载；其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)构建所述系统的互感电路模型，构建所述互感电路模型的传输效率表达式；

(2)基于所述传输效率表达式求出最优负载的表达式以及最优负载下所述系统的输出功率表达式；

(3)在最优负载的前提下，将预设的BUCK电路的最大占空比D_1max和所述系统的最大功率P_omax代入所述输出功率表达式，得到原边补偿电感与原边线圈电感的比值N，根据N配置LCC-S补偿电路的参数，即可使得系统输出功率最高，且使得最优负载下的所述互感电路模型的传输效率最高；

(4)通过阻抗匹配电路调节所述系统的等效负载值，使等效负载值始终跟随最优负载值，以实现最大效率跟踪控制。

2.根据权利要求1所述的电动汽车高效率稳压无线充电系统的设计方法，其特征在于，还包括步骤：在系统的原边进行线性自抗扰稳压控制，以实现所述系统在变负载条件下的稳压输出。

3.一种电动汽车高效率稳压无线充电系统，其特征在于，所述系统采用如权利要求1至2任意一项方法设计而成。

4.根据权利要求3所述的电动汽车高效率稳压无线充电系统，其特征在于，所述LCC-S补偿电路前端还设置有LC滤波电路。

5.根据权利要求3所述的电动汽车高效率稳压无线充电系统，其特征在于，所述副边阻抗匹配电路为BUCK-BOOST电路，而所述最大效率跟踪控制的方法为：

在BUCK-BOOST变换器工作在连续导通模式下，通过控制BUCK-BOOST电路开关管导通和关断，控制等效负载值跟随最优负载值。

6.根据权利要求3所述的电动汽车高效率稳压无线充电系统，其特征在于，所述系统的原边设置一阶LADRC控制器实现线性自抗扰稳压控制，具体方法为：

将输出电压参考值U_ref作为LADRC控制器的输入，一阶线性扩张状态观测器LESO的表达式为：

其中，z₁是所述系统的输出电压U_out的估计值，z₂是所述系统总扰动量的估计值，β₁和β₂是ESO的可调参数；

扰动补偿形成控制量u，表达式为：

其中，u₀是补偿前的控制量，b是可调补偿因子，k_p是可调比例系数；

通过控制量u调节原边BUCK电路中开关管的调节信号，从而对所述系统进行线性自抗扰稳压控制。