[发明专利]无线电能传输系统零电压开关的实现方法、系统及其应用

说明书

本发明提供了一种无线电能传输系统零电压开关的实现方法、系统及其应用。通过在一次侧串联补偿电容两端并联接入电容阵列，能够实现对一次侧串联补偿电容的在线调整，使输出电流满足零电压开关实现条件，在一次侧串联补偿电容调整到合适的值以后，通过改变逆变器死区时间和频率来调整逆变器工作状态。本发明可减少无线充电系统损耗，提升电能传输效率，具有一定的实际意义。

技术领域

本发明属于无线电能传输技术领域，具体涉及一种无线电能传输系统零电压开关的实现方法、系统及其应用。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

近年来，无线电能传输技术发展迅速，在消费电子、医疗器械、机器人、电动汽车等领域应用越来广泛。各种车辆的排放标准有了更加严格的规定，电动汽车市场的竞争将越演愈烈，电动汽车电池续航和充电问题成为一大难题。相比于电动汽车有线充电和换电池技术，大功率无线充电技术凭借其高安全性、智能便捷、灵活可靠等优点正被广泛研究。

电动汽车无线充电系统主要由电压型全桥高频逆变电路、双LCC 型补偿电路、高频整流电路组成，其产生损耗的环节主要包括逆变电路和双LCC型补偿电路。在电力电子系统中，应用软开关技术是提高系统效率、减小开关损耗的有效方法。逆变电路和双LCC电路直接相连为系统实现软开关创造了条件，而电动汽车无线充电系统参数变化又阻碍高频逆变电路软开关的实现。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种无线电能传输系统零电压开关(ZeroVoltage Switching,ZVS)的实现方法及系统，本发明可以简便实现无线电能传输系统零电压开关。

根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：

一种无线电能传输系统零电压开关的实现方法，包括以下步骤：

进行无线电能传输系统参数设计；

调整电容阵列，对无线电能传输系统的一次侧串联补偿电容进行参数优化；

判断死区结束时刻电流是否大于第一设定值，如果不是，则定步长减少死区时间，并判断死区时间是否大于设定最小值，如果不满足则停止工作，重新进行参数设计，如果满足，返回至判断死区结束时刻电流是否大于第一设定值的步骤；

如果是，继续判断死区开始时刻电流与死区结束时刻电流之和是否大于第二设定值，如果是则回至判断死区结束时刻电流是否大于第一设定值的步骤，否则，定步长改变逆变驱动频率，再返回至判断死区结束时刻电流是否大于第一设定值的步骤。

作为可选择的实施方式，所述无线电能传输系统包括依次连接的电压型全桥高频逆变电路、双LCC型补偿电路和高频整流电路。

作为可选择的实施方式，进行无线电能传输系统参数设计的步骤包括：设定无线电能传输系统的频率、功率等级、磁耦合机构尺寸和耦合系数；根据系统谐振条件计算双LCC型补偿电路中电感、电容参数，在此基础上，依据开关管的开关特性确定死区时间和其寄生电容值。

作为可选择的实施方式，所述第一设定值为零，所述第二设定值为输入直流电压和逆变器开关两端寄生电容的值的乘积的n倍，n为电压型全桥高频逆变电路中逆变器开关的个数。

作为可选择的实施方式，所述电容阵列并联在所述一次侧串联补偿电容上，包括多个并联的电容，每个电容都串联有单独一开关以进行开闭控制，以改变对应电容是否与一次侧串联补偿电容并联。

作为可选择的实施方式，调整电容阵列的具体步骤包括，设定一次侧串联补偿电容的初值，然后进行死区结束时刻电流是否大于第一设定值且死区开始时刻电流与死区结束时刻电流之和是否大于设定值的判断，如果不是，则对电容阵列的各开关信号进行调整。

一种无线电能传输系统零电压开关的实现系统，包括：