[发明专利]一种用于无线电能传输系统的效率优化控制方法

权利要求书

1.一种用于无线电能传输系统的效率优化控制方法，其特征在于，用于基于双边LCC补偿网络的无线电能传输系统，具体方法为：

步骤1，将控制系统接入所述基于双边LCC补偿网络的无线电能传输系统；

步骤2，根据检测副边直流侧的电压电流值、对输入电压vcd占空比检测电路采样得到的占空比值βs，得出主控制PWM模块中的相位更新值，实现相位锁定与输出电压电流的控制；

通过锁相环节实现输入电流i_rs超前输入电压v_cd，实现副边整流器零电压开通；

通过电压环节控整流器制输入电压v_cd占空比β_s实现对输出电压V₂、电流I₂的控制；

步骤3，原边控制器接收到副边整流器的占空比βs与电压v_cd信息后，算出逆变器需要输出的电压值U_ab，根据逆变器输入电压可调范围调节逆变器工作模式。

2.如权利要求1所述的一种用于无线电能传输系统的效率优化控制方法，其特征在于，所述基于双边LCC补偿网络的无线电能传输系统包括依次连接的PFC模块，高频逆变器，谐振网络，高频整流器：

高频逆变器由四个功率管组成，每个桥臂由两个功率管串联而成，桥臂中点连接到谐振网络；

谐振网络分为原副两边，分别由谐振电容，补偿电感，主线圈构成；谐振网络输出连接到高频整流器的桥臂中点；

高频整流器的上半桥臂为二极管，下半桥臂为有源功率管；

高频逆变器将直流电压转为高频交流方波电压，用于激励补偿网络，产生的高频电流流过原边主线圈，从而产生高频电磁场，副边线圈感应出高频电压，从而在副边产生高频电流，然后通过有源整流器将高频电流转为直流电流供负载充电；系统中谐振网络参数满足以下关系

其中f₀为谐振网络的谐振频率，ω₀为谐振网络的谐振频率，系统中变换器的工作频率为谐振网络的谐振频率；L_rp与L_rs分别为原副边补偿电感值，L_p和L_s为主线圈电感值；C_rp，C_p，C_rs与C_s为谐振电容值；为了保证本发明方法中的变换器始终保持零电压开通，振网络电感参数设计要求要满足原边主线圈感值L_p与原边补偿电感感值L_rp之比应大于4.8。

3.如权利要求1所述的一种用于无线电能传输系统的效率优化控制方法，其特征在于，所述控制系统包括原副边主控制器，ADC采样模块，PWM驱动电路；副边ADC采样模块输入端连接副边整流器，输出端连接到副边控制器；副边无线模块与副边控制器相连接，把副边信号传递到原边无线模块；原边无线模块与原边控制器相连，把接收到的副边信息传送给原边控制器；原副边的控制器连接PWM驱动电路输入端，PWM驱动电路输出端连接整流器和逆变器中的功率器件。

4.如权利要求1所述的一种用于无线电能传输系统的效率优化控制方法，其特征在于，所述步骤2中主控制PWM模块中的相位更新值按照以下方法得到：

通过采样检测副边直流侧的电压电流值与给定参考电压电流指令作差送入到PID控制器中，所述PID控制器输出量经过限幅后作为电压占空比指令βsref与输入电压vcd占空比检测电路采样得到的占空比值βs做差送入到内环相位环的PID控制器中；相位环PID控制器输出量经过限幅后作为副边主控制PWM模块中的相位的更新值。

5.如权利要求1所述的一种用于无线电能传输系统的效率优化控制方法，其特征在于，所述步骤3具体的为：

步骤3.1，原边控制器接收到副边整流器的占空比βs与电压v_cd信息后，通过以下公式算出逆变器需要输出的电压值U_ab：

U_ab＝U_cd×T_opt (2)

其中T_opt表示最佳变比值，最佳变比值为原副边主线圈的自感值之比的平方根，当原副边主线圈参数一致时其最佳变比为

步骤3.2依据逆变器输入电压可调范围与逆变器需要输出的电压值，调节逆变器工作模式，具体方法为：

设逆变器输入电压的最大调节范围为V₁-V₂，需要逆变器输出电压基波分量为时，设置逆变器为全桥模式；需要逆变器输出电压基波分量为时，设置逆变器为半全桥模式；需要逆变器输出电压基波分量为时，逆变器为半桥模式。