[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

本發明涉及一種任意恒流輸出的無線電能傳輸系統諧振補償方法。該方法在不改變現有SP、PP補償網絡結構的情況下，通過可控漏感補償的方式，實現對輸出電流的全范圍精確調節，具有輸出電流范圍寬，實用性強，簡單易用等特點。

技術領域

本發明涉及一種新的補償網絡參數確定方法，具體為一種任意恒流輸出的無線電能傳輸系統諧振補償方法。

背景技術

無線電能傳輸技術是將電網的交流電經過整流、功率因素校正并逆變成高頻的交流電，通過補償網絡及磁耦合系統，將能量從發射側傳輸到接收側，再經過整流環節及功率電壓調節環節后輸出給負載供電。無線電能傳輸系統基本結構框圖如圖1所示。作為系統的重要組成部分，補償網絡對于提高系統功率因數，改善輸入輸出特性和提高系統效率都具有重要影響。

現有主要的補償網絡拓撲有如下：

1、原邊串聯副邊并聯補償拓撲(SP)

根據發射側和接受側的補償電容位置，原邊串聯副邊并聯結構如圖2所示，其中L_p為發射線圈自感，L_s為接受線圈自感，M為原副邊之間的互感，C_p為原邊補償電容，C_s為副邊補償電容，為逆變側等效電壓源，ω為角頻率，R_e為副邊補償網絡之后的等效輸入電阻。當C_p與諧振，C_s與L_s諧振，即ω²C_sL_s＝1，此時負載兩端等效為電壓源，系統具有恒壓輸出的特性，等效負載兩端電壓

2、原邊并聯副邊并聯補償拓撲(PP)

對于輸入端為電流源型逆變器時，常采用原邊并聯電容的補償方法，原邊并聯副邊并聯補償拓撲如圖3所示，當C_p與諧振，C_s與L_s諧振，即ω²C_sL_s＝1，此時系統具有恒壓輸出特性，輸出電壓

3、原邊串聯副邊串聯補償拓撲(SS)

原邊串聯副邊串聯補償(SS)拓撲如圖4所示，為逆變側等效電壓源。使C_p與L_p諧振，C_s與L_s諧振，即ω²C_pL_p＝1，ω²C_sL_s＝1，此時系統具有恒流輸出特性。輸出電流為

4、原邊并聯副邊串聯補償拓撲(PS)

原邊并聯副邊串聯補償拓撲等效模型如圖5所示，其中為逆變側等效電流源，其角頻率為ω。當C_p與L_p諧振，C_s與L_s諧振時，即ω²C_pL_p＝1，ω²C_sL_s＝1，此時系統具有恒流輸出特性，輸出電流為

由以上公式可知，以上四種補償網絡所采用的補償電容大小取值由原邊自感、副邊自感和原副邊之間的互感確定，電阻R_e上接收到電壓也唯一確定。對于給定的磁耦合結構，只能通過調節工作頻率、輸入電壓或電流對輸出進行調節，或者增加其他電壓/電流調節模塊對輸出進行控制，大大降低了系統設計的靈活性和經濟性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種任意恒流輸出的無線電能傳輸系統諧振補償方法，該方法在不改變現有SP、PP補償網絡結構的情況下，通過可控漏感補償的方式，實現對輸出電流的全范圍精確調節，具有輸出電流范圍寬，實用性強，簡單易用等特點。