[發明專利]一種任意恒流輸出的無線電能傳輸系統諧振補償方法

有效

• 申請號: 201610235097.3
• 申請日: 2016-04-15
• 公開（公告）號: CN105743229B
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 陳慶彬;葉逢春;陳為
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

1.一種任意恒流輸出的無線電能傳輸系統諧振補償方法，其特征在于：該方法應用于SP型補償，具體為SP型可控漏感補償方法，實現如下，

將無線電能傳輸系統磁耦合系統互感模型等效為無線電能傳輸系統磁耦合系統的變壓器漏感模型，

其中，L_p為原邊自感，L_s為副邊自感，M為原副邊之間的互感，ω為角頻率，L_1k和L_2k分別為無線電能傳輸系統磁耦合系統的變壓器漏感模型原邊和副邊的漏感，n為無線電能傳輸系統磁耦合系統的變壓器漏感模型的等效變比，L_m為無線電能傳輸系統磁耦合系統的變壓器漏感模型的激磁電感；

由上式可知，M＝nL_m，L_s＝L_2k+nM

由于L_p、L_s、M均可通過實際測量獲得，由此可知，L_1k和L_2k可通過確定n的方式來確定；同時，將等效后的無線電能傳輸系統磁耦合系統的變壓器漏感模型置于無線電能傳輸系統中；

對于SP型補償，因原邊補償電容C_p與L_1k串聯諧振等效為短路，此時，逆變側等效電壓源被放大n倍施加于無線電能傳輸系統磁耦合系統的變壓器漏感模型副邊的兩端，利用電源等效變換原理對無線電能傳輸系統系統進行等效變換，因副邊補償電容C_s與L_2k并聯諧振等效為開路，副邊補償網絡之后的等效輸入電阻R_e兩端等效為恒流源，此時系統為恒流輸出：

根據輸出電流大小，即可確定n的大小，并進而確定補償方式，其中，n不等于因為當時，輸出電流I_Re為無窮大，具體如下：

(1)若計算得C_p為負值，則能夠用電感L_a取代電容C_p進行補償，否則繼續判斷C_s的計算值，若計算得C_s為負值，則能夠用電感L_b取代電容C_s進行補償，否則進行下一步判斷；其中，

(2)若nL_p＝M時C_p取0，即僅用一個電容C_s補償即可得到需要的效果；否則，取電容C_p和C_s進行補償；

上述補償方式即SP型可控漏感補償方法，通過該補償方式，即可使得無線電能傳輸系統具有恒流輸出特性，且輸出電流大小可進行預先設計；

為消除激磁電感L_m給激勵源所帶來的無功能量，在所述SP型可控漏感補償方法的基礎上加入補償電容C_m，使得整個無線電能傳輸系統相對于激勵源呈現純阻性，從而達到降低系統容量、減小損耗和提高效率的目的，其中：

且C_m并聯于逆變側等效電壓源的兩端；

該種補償方法為PS\P補償方法。

2.一種任意恒流輸出的無線電能傳輸系統諧振補償方法，其特征在于：該方法應用于PP型補償，具體為PP型可控漏感補償，實現如下，

將無線電能傳輸系統磁耦合系統互感模型等效為無線電能傳輸系統磁耦合系統的變壓器漏感模型，

其中，L_p為原邊自感，L_s為副邊自感，M為原副邊之間的互感，ω為角頻率，L_1k和L_2k分別為無線電能傳輸系統磁耦合系統的變壓器漏感模型原邊和副邊的漏感，n為無線電能傳輸系統磁耦合系統的變壓器漏感模型的等效變比，L_m為無線電能傳輸系統磁耦合系統的變壓器漏感模型的激磁電感

由上式可知，M＝nL_m，L_s＝L_2k+nM

由于L_p、L_s、M均可通過實際測量獲得，由此可知，L_1k和L_2k可通過確定n的方式來確定；同時，將等效后的無線電能傳輸系統磁耦合系統的變壓器漏感模型置于無線電能傳輸系統中；

對于PP型補償，輸入端為逆變器輸出等效電流源利用電源等效變換原理將電流源與原邊補償電容C_p并聯電路等效為電壓源與C_p串聯的結構，利用漏感補償的原理將C_p與L_1k串聯諧振，則電壓源被放大n倍施加于無線電能傳輸系統磁耦合系統的變壓器漏感模型副邊的兩端；由諾頓定理對無線電能傳輸系統系統進行等效變換，因副邊補償電容C_s與L_2k并聯諧振時，副邊補償網絡之后的等效輸入電阻Re兩端等效為恒流源，此時系統恒流輸出：

根據輸出電流大小，即可確定n的大小，并進而確定補償方式，其中，n不等于因為當時，輸出電流I_Re為無窮大，具體如下：

(1)若計算得C_p為負值，則能夠用電感L_a取代電容C_p進行補償，否則繼續判斷C_s的計算值，若計算得C_s為負值，則能夠用電感L_b取代電容C_s進行補償，否則進行下一步判斷；其中，

(2)若nL_p＝M時C_s取0，C_p取即僅用一個電容C_p補償即可得到需要的效果；否則，取電容C_p和C_s進行補償；

上述補償方式即PP型可控漏感補償方法，通過該補償方式，即可使得無線電能傳輸系統具有恒流輸出特性，且輸出電流大小可進行預先設計。