[发明专利]一种双SS混合补偿拓扑及其参数设计方法

说明书

本发明公开了一种双SS混合补偿拓扑及其参数设计方法，包括输入电路、负载电路、补偿电路和感应补偿电路，所述的输入电路与负载电路相耦合，所述的补偿电路的与感应补偿电路相耦合，所述的输入电路的与补偿电路电性连接，所述的负载电路的与感应补偿电路电性连接。本发明克服了现有技术中存在的传统的无线电能传输系统中的补偿拓致成本较高的问题。本发明具有电能传输稳定和制作成本低等优点。

技术领域

本发明涉及一种无线电能传输结构领域，更具体地说，涉及一种双SS混合补偿拓扑及其参数设计方法。

背景技术

感应式无线电能传输的研究大致分为三类：逆变电路、补偿机构以及松耦合变压器三大部分。在谐振式无线电能传输技术的补偿拓扑研究之中，从20世纪90年代开始陆续出现了许多类似于谐振变换器的补偿拓扑机构。基于LC串联(series)谐振和并联(parallel)谐振的概念，又因原副边分开补偿，因此出现了四种经典的低阶补偿拓扑：S/S、S/P、P/S和P/P。这四种经典的补偿拓扑特点是原理简单易懂、结构简单，但是存在很多缺点。譬如谐振元件的电路灵敏度过高、输入输出增益难以调节(需要与后级DC-DC变换器配合使用)、一些拓扑(如补偿漏感的电压型S/S拓扑)感性区过深导致电路效率较低。

以往提出的S/S与LCC/LCC组成的混合补偿拓扑和LCC/S与S/LCC组成的混合补偿拓扑随抗偏移能力比较强，但是所用的补偿原件较多，导致成本较高。

发明内容

本发明为了克服现有技术中存在的传统的无线电能传输系统中的补偿拓致成本较高的问题，现提供具有成本较低的一种双SS混合补偿拓扑及其参数设计方法。

本发明的一种双SS混合补偿拓扑，包括输入电路、负载电路、补偿电路和感应补偿电路，所述的输入电路与负载电路相耦合，所述的补偿电路的与感应补偿电路相耦合，所述的输入电路的与补偿电路电性连接，所述的负载电路的与感应补偿电路电性连接。

本发明采用双系统抗偏移结构，补偿电路采用DD线圈，感应补偿电路采用方形线圈，此耦合机构的特点是，DD线圈和方形线圈之间解耦，当沿X轴方向偏移时，补偿电路的DD和方形线圈耦合几乎为零，只有方形线圈之间和DD线圈之间有较强耦合。磁耦合机构在X方向发生较大距离偏移以及负载在宽范围内变化时，本发明能够基本保持输出电流恒定，仅需要四个补偿电容就可以具有较强的抗偏移能力，在电力电子变换器领域可以得到更加广泛的应用。

作为优选，所述的输入电路包括输入电压U0、电容Cp1和电感Lp1，所述的电压U0的正极与电容Cp1的一端电性连接，所述的电容Cp1负极与电感Lp1的一端电性连接，所述的电容Cp1的另一端与电感Lp1的另一端电性连接。

作为优选，所述的负载电路包括负载RE、电容Cs1和电感Ls1，所述的电感Ls1与电感Lp1磁性耦合，所述的电感Ls1的一端与电容Cs1的一端电性连接，所述的电感Ls1的另一端与负载RE的负极电性连接，所述的电容Cs1的另一端与负载RE的正极电性连接。

作为优选，所述的补偿电路包括电容Cp2和电感Lp2，所述的电容Cp2的一端与电容Cp1的一端电性连接，所述的电容Cp2的另一端与电感Lp2一端电性连接，所述的电感Lp2另一端与电感Lp1的一端电性连接。

作为优选，所述的感应补偿电路包括电容Cs2和电感Ls2，所述的电感Ls2与电感Lp2磁性耦合，所述的电感Lp2的一端与电容Cs2的一端电性连接，所述的电感Lp2的另一端与电感Ls1的另一端电性连接，所述的电容Cs2的另一端与电容Cs1的另一端电性连接。

工作时，电感Ls1和电感Ls2之间通常因为发生水平偏移引起耦合系数发生变化。在所接直流负载为蓄电池时，负载阻抗大小通常也会随着充电时间长短而发生变化，说明双系统抗偏移及其补偿拓扑对于抗耦合机构偏移以及抗负载电阻变化具有良好效果。

一种双SS混合补偿拓扑的参数设计方法，按以下步骤进行：