[发明专利]一种LCCL谐振结构的参数设置方法

摘要

本发明公开了一种LCCL谐振结构的参数设置方法，该谐振结构包括：谐振电感，电磁感应式无线电能传输（Inductive Contact‑less Power Transfer，ICPT）系统电能发射端线圈，并联谐振电容，串联谐振电容，ICPT系统电能发射端线圈与串联谐振电容串联之后，再与并联谐振电容并联，之后与谐振电感串联，并且采用LCCL谐振结构输入端基波电流补偿LCCL谐振结构输入端高次谐波电流的方法，给出该结构的参数设计关系，并给出了不同的约束条件，建立起非线性规划问题，从而实现对参数的设置，达到与LCCL谐振结构相连接的ICPT系统全桥逆变器工作在零电流关断状态的目的。

主权项

一种LCCL谐振结构参数设置方法，其特征在于该参数设置方法包括：步骤1：确定LCCL谐振结构采用的共振频率f0＝Qf0，按照公式(1)和公式(2)得到LCCL谐振结构共振角频率ω0： f0＝Qf0      (1) ω0＝2πf0   (2)步骤2：在发射端耦合线圈共振频率f0下，测定ICPT电能发射端线圈电感L‘2的电感值L2为QL2，ICPT电能发射端线圈交流电阻R‘l的电阻值Rl为QRl，测定ICPT系统电能接收端反射阻抗Z’f的反射阻抗值Zf，将Zf电阻部分记为QZf；步骤3：利用基波电流补偿高次谐波电流的方法确定LCCL谐振结构元器件参数间关系：C1=Ioutω0Vin---(3A)]]>C1/(L2L1-1.125)<C2<C1/(L2L1-1.25)---(3B)]]>L1=Vinω0Iout---(3C)]]> L2＝QL2   (3D) Rl＝QRl   (3E) Zf＝QZf   (3F)步骤4：根据步骤3的LCCL谐振结构元器件参数间关系，得到LCCL结构元器件电压满足关系：UC1=Vin2+Iout2(R1+Zf)2---(4A)]]>UC2=Ioutω0C2---(4B)]]> UL1＝Iout(Rl+Zf)  (4C) UL2＝ω0IoutL2   (4D)步骤5：根据步骤3的LCCL谐振结构元器件参数间关系，得到LCCL结构元器件电流满足关系：IC1=(Iout2Vin(R1+Zf))2+Iout2---(5A)]]> IC2＝Iout     (5B)IL1=Iout2Vin(R1+Zf)---(5C)]]> IL2＝Iout   (5D)步骤6：确定LCCL谐振结构额定输出功率Pout,nom，从而得到LCCL谐振结构输出功率Pout满足关系： Pout＝Iout2(Zf)≥Pout,nom  (6)步骤7：确定电容C‘1耐压值UC1的最大值UC1max，电容C’2耐压值UC2的最大值UC2max，电感L’1耐压值UL1的最大值UL1max，电感L‘2耐压值UL2的最大值UL2max，得到元器件的耐压满足条件：0＜UC1≤UC1max   (7A)0＜UC2≤UC2max   (7B)0＜UL1≤UL1max    (7C)0＜UL2≤UL2max   (7D)步骤8：确定电容C‘1允许流过电流值IC1的最大值IC1max，电容C‘2允许流过电流值IC2的最大值IC2max，电感L’1允许流过电流值IL1的最大值IL1max，电感L‘2允许流过电流值IL2的最大值IL2max，从而得到元器件允许通过电流值满足条件：0＜IC1≤IC1max    (8A)0＜IC2≤IC2max   (8B)0＜IL1≤IL1max   (8C)0＜IL2≤IL2max    (8D)步骤9：确定电容C‘1在实际情况下获得电容值C1的最小参数值C1min，确定电容C‘1在实际情况下获得电容值C1的最大参数值C1max；确定电容C’2在实际情况下获得电容值C2的最小参数值C2min，确定电容C’2在实际情况下获得电容值C2的最大参数值C2max；确定电感L’1在实际情况下获得电感值L1的最小参数值L1min，确定电感L’1在实际情况下获得电感值L1的最大参数值从而得到LCCL谐振结构的元器件参数实际取值满足条件： C1min≤C1≤C1max  (9A) C2min≤C2≤C2max    (9B)L1min≤L1≤L21.25---(9C)]]>步骤10：确定UC1权重系数k1，UC2权重系数k2，UL1权重系数k3，UL2权重系数k4，IC1权重系数k5，IC2权重系数k6，IL1权重系数k7，IL2权重系数k8，从而得到为达到LCCL谐振结构最佳参数值的目标函数表达式：Z＝k1UC12+k2UC22+k3UL12+k4UL22+k5IC12+k6IC22+k7IL12+k8IL22  (10)步骤11：建立非线性规划问题，其中以Vin、Iout为决策变量，目标函数最小为优化目标，步骤1、步骤3到步骤10所得到的等式关系及不等式关系为约束条件；步骤12：求解步骤12中的非线性规划问题，得到满足LCCL谐振结构的参数L1、C1、C2以及Vin的值；步骤13：计算ICPT系统逆变器侧对应LCCL谐振结构参数的等效直流电压值Vdc：