[發明專利]基于T-Π復合諧振網絡ECPT系統及其參數設計方法

有效

• 申請號: 201710143425.1
• 申請日: 2017-03-11
• 公開（公告）號: CN106787253B
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 蘇玉剛;謝詩云;唐春森;戴欣;孫躍;葉兆虹;王智慧
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12
• 代理公司: 成都時譽知識產權代理事務所(普通合伙) 51250
• 代理人: 陳千

本發明提供了一種基于T?Π復合諧振網絡ECPT系統及其參數設計方法，在發射單元中設置T?LCL諧振網絡為耦合單元提供恒流激勵，在接收單元中設置Π?CLC諧振網絡實現恒定電壓輸出，在分析全諧波畸變率、頻率敏感性及負載可變范圍的基礎上給出了系統參數設計方法，該發明實現了當負載阻值在一定范圍內變化時，輸出電壓基本保持恒定，同時保證系統運行在ZPA狀態，無需額外增加通信和調節控制電路，有效降低了系統的成本與復雜度。

技術領域

本發明涉及無線電能傳輸技術領域，具體涉及一種基于T-Π復合諧振網絡ECPT系統及其參數設計方法。

背景技術

無線電能傳輸(Wireless Power Transfer,WPT)技術借助磁場、電場、微波、超聲波等介質作為能量載體來傳輸電能，該技術已經受到國內專家學者的廣泛關注，目前已在電動車、家用電器、醫療器械、水下探測器、智能家居等應用領域展開研究，并取得了諸多成果。ECPT(Electric-field Coupled Power Transfer)，又稱為CPT(Capacitive PowerTransfer)、CCPT(Capacitively Coupled Power Transfer)。該技術的耦合單元輕便成本低且柔韌性好，并具有對周圍金屬導體不會產生渦流損耗以及電磁兼容性較好等諸多優點，因此在電動車充/供電、便攜式電子產品，LED照明等諸多領域有很好的應用前景。目前國內外的專家學者在ECPT系統的高頻逆變器設計、耦合單元的補償、輸出穩壓控制、能量與信號同步傳輸、諧振拓撲、傳輸間距擴增等方面已獲得了眾多的研究成果。

在ECPT系統的應用中，許多電設備要求其輸入電壓不隨著負載的變化而發生大的改變。縱觀現有的具有恒壓輸出特性的ECPT系統，其中一部分系統需要設置額外的檢測與控制電路來調節輸出電壓；另一部分系統則需要高頻變壓器進行阻抗變換，系統的電路結構較為復雜且成本較高。另外，當負載發生變化時，現有ECPT系統的發射端諧振電路并不能工作在ZPA狀態(Zero Phase Angle，ZPA)，從而造成系統的功率因數減小且逆變器的軟切換頻率發生漂移。

發明內容

本申請通過提供一種基于T-Π復合諧振網絡ECPT系統及其參數設計方法，以解決現有技術中為了獲得恒壓輸出特性而導致的系統電路結構復雜、成本高的問題，以及發射端諧振電路不能工作在ZPA狀態而造成系統的功率因數減小且逆變器的軟切換頻率發生漂移的技術問題。

為解決上述技術問題，本申請采用以下技術方案予以實現：