[發(fā)明專利]一種基于雙邊LC-CCM補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的IPT系統(tǒng)最大功率傳輸方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010906910.1
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號(hào): CN112104099A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張克涵;高偉;宋保維;潘光;其他發(fā)明人請求不公開姓名
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J50/12
• 分類號(hào): H02J50/12;G05F1/67
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種基于雙邊LC?CCM補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的IPT系統(tǒng)最大功率傳輸方法，該最大功率傳輸方法應(yīng)用于無線電能傳輸。本發(fā)明主要實(shí)現(xiàn)IPT系統(tǒng)耦合線圈互感發(fā)生變化前后始終保持最大功率傳輸。通過設(shè)計(jì)IPT系統(tǒng)的新型雙邊LC?CCM補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，對系統(tǒng)參數(shù)的選取使得系統(tǒng)諧振，依次求得次級(jí)側(cè)等效阻抗和初級(jí)側(cè)等效阻抗，初級(jí)側(cè)等效阻抗在諧振時(shí)表現(xiàn)為阻性且與電源內(nèi)阻相等，IPT系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最大功率傳輸。當(dāng)耦合線圈互感發(fā)生變化時(shí)通過對初級(jí)側(cè)部分的LC?CCM補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)電容矩陣調(diào)節(jié)，保證初級(jí)側(cè)等效電阻不發(fā)生改變，使得IPT系統(tǒng)耦合線圈互感變化后也實(shí)現(xiàn)最大功率傳輸。本發(fā)明中的電路網(wǎng)絡(luò)搭建簡單，可實(shí)現(xiàn)IPT系統(tǒng)最大功率傳輸。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線充電領(lǐng)域，涉及無線充電拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償結(jié)構(gòu)問題。

背景技術(shù)

無線充電技術(shù)因其便捷性，可靠性，安全性被廣泛使用于便攜式移動(dòng)設(shè)備，醫(yī)療設(shè)備和電動(dòng)汽車等領(lǐng)域。作為現(xiàn)階段最常見的感應(yīng)電能傳輸(IPT)基于近磁場耦合，并且將能量從發(fā)射端傳輸?shù)浇邮斩?，除了需要?yōu)化整流器，逆變器和電路線路之外，兩側(cè)的補(bǔ)償電路的設(shè)計(jì)也是十分重要的。因?yàn)檠a(bǔ)償結(jié)構(gòu)具有調(diào)節(jié)諧振頻率，使電源的伏安額定值最小化，提高耦合和電力傳輸效率。

最大功率傳輸定理是關(guān)于負(fù)載與電源相匹配時(shí)，負(fù)載能獲得最大功率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：通過對無線充電網(wǎng)絡(luò)初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，在耦合線圈互感發(fā)生變化的情況下保證系統(tǒng)的最大功率傳輸。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種基于IPT系統(tǒng)的雙邊LC-CCM(inductor-capacitor-capacitor-capacitormatrix)補(bǔ)償結(jié)構(gòu)所實(shí)現(xiàn)的最大功率傳輸包括以下步驟：

步驟1.設(shè)計(jì)雙邊對稱的LC-CCM補(bǔ)償結(jié)構(gòu)；

步驟2.計(jì)算得到網(wǎng)絡(luò)的諧振條件，次級(jí)側(cè)的等效阻抗以及次級(jí)側(cè)到初級(jí)側(cè)的反射阻抗；

步驟3.計(jì)算得到初級(jí)側(cè)網(wǎng)絡(luò)的等效阻抗。

步驟4.根據(jù)電源參數(shù)選取合適的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)參數(shù)以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)最大功率傳輸；

本發(fā)明的有益效果是：在互感發(fā)生變化時(shí)，調(diào)節(jié)初級(jí)側(cè)可變電容矩陣使得初級(jí)側(cè)等效輸入阻抗不發(fā)生變化，等于電源內(nèi)阻，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最大功率傳輸。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述基于雙邊LC-CCM補(bǔ)償?shù)臒o線電能傳輸諧振變換器拓?fù)鋱D；

圖2為帶有詳細(xì)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的初級(jí)側(cè)拓?fù)鋱D；

圖3為初級(jí)側(cè)網(wǎng)絡(luò)的等效圖；

圖4為雙邊LC-CCM補(bǔ)償?shù)臒o線電能傳輸系統(tǒng)等效圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)說明，具體實(shí)施方式如下：

由于初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的對稱性，根據(jù)圖2得到系統(tǒng)諧振條件：

C_P2＝C_P3，

根據(jù)圖2得到初級(jí)側(cè)網(wǎng)絡(luò)的等效阻抗：

同理，得到次級(jí)側(cè)網(wǎng)絡(luò)的等效阻抗：

推導(dǎo)出反射阻抗公式：

通過選擇合適的電路參數(shù)使系統(tǒng)諧振，初級(jí)側(cè)等效阻抗Z_eq1等于電源的內(nèi)阻，從而實(shí)現(xiàn)最大功率傳輸，其中，在諧振時(shí)Z_eq1表現(xiàn)為電阻性質(zhì)。