[發(fā)明專(zhuān)利]一種無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)耦合機(jī)構(gòu)互感和自感值設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011179487.6
• 申請(qǐng)日: 2020-10-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112165184B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 游江;王芳瑞;周瑋;劉剛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02J50/12
• 分類(lèi)號(hào): H02J50/12;G06F30/20
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)耦合機(jī)構(gòu)互感和自感值設(shè)計(jì)方法，所述無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)的原副邊采用SS補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，并且副邊采用Buck-Boost變換器穩(wěn)壓輸出，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：確定系統(tǒng)輸入電壓輸出功率、系統(tǒng)效率，給定諧振網(wǎng)絡(luò)的工作頻率，設(shè)定耦合機(jī)構(gòu)的線圈內(nèi)阻；

步驟2：根據(jù)系統(tǒng)輸出功率確定互感參數(shù)上限；

步驟3：根據(jù)系統(tǒng)效率確定互感參數(shù)下限；

步驟4：根據(jù)互感參數(shù)上限和下限確定互感值范圍，取互感值范圍的中間值為設(shè)計(jì)的互感值參數(shù)；

步驟5：根據(jù)耦合機(jī)構(gòu)在環(huán)境干擾下導(dǎo)致的頻率偏移確定耦合系數(shù)，具體為：

諧振網(wǎng)絡(luò)輸出電壓有效值v₂與諧振網(wǎng)絡(luò)輸入電壓有效值v₁的比值作為電壓增益G_v，G_v滿足：

其中，f為系統(tǒng)工作頻率，f_o為諧振補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)固有頻率，f/f_o為頻率偏移比，R_Leq為等效負(fù)載，k為耦合系數(shù)，M為耦合機(jī)構(gòu)互感值，L₁和L₂分別為發(fā)射線圈和接收線圈的自感，ω_o為諧振補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的固有諧振角頻率，耦合系數(shù)k的取值滿足在同樣的頻率偏移比變化范圍內(nèi)有最小的電壓增益變化；

步驟6：根據(jù)確定的耦合系數(shù)和互感值參數(shù)確定耦合機(jī)構(gòu)線圈自感值參數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)耦合機(jī)構(gòu)互感和自感值設(shè)計(jì)方法，其特征在于：判斷設(shè)計(jì)的互感值參數(shù)和自感值參數(shù)是否滿足功率與效率要求，如果滿足則根據(jù)所述互感值參數(shù)與自感值參數(shù)設(shè)計(jì)耦合機(jī)構(gòu)的外形；否則改變耦合機(jī)構(gòu)線圈內(nèi)阻，并跳轉(zhuǎn)至步驟2。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)耦合機(jī)構(gòu)互感和自感值設(shè)計(jì)方法，其特征在于：步驟1所述系統(tǒng)輸入電壓輸出功率具體為：

步驟1所述系統(tǒng)效率具體為：

其中，ω為系統(tǒng)工作的角頻率，R₁和R₂為原邊和副邊耦合機(jī)構(gòu)線圈內(nèi)阻。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)耦合機(jī)構(gòu)互感和自感值設(shè)計(jì)方法，其特征在于：步驟2所述根據(jù)系統(tǒng)輸出功率確定互感參數(shù)上限具體為：

當(dāng)?shù)刃ж?fù)載R_Leq為最佳效率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的最佳負(fù)載時(shí)，滿足：

得到系統(tǒng)最佳效率時(shí)系統(tǒng)的輸出功率滿足：

根據(jù)輸出功率P_out確定耦合機(jī)構(gòu)互感值M的上限，其中輸出功率P_out選取二倍以上的給定的需求功率P_o-ref。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)耦合機(jī)構(gòu)互感和自感值設(shè)計(jì)方法，其特征在于：步驟3所述根據(jù)系統(tǒng)效率確定互感參數(shù)下限具體為：

系統(tǒng)的效率與耦合機(jī)構(gòu)互感值M關(guān)系滿足：

根據(jù)設(shè)定的系統(tǒng)效率得到耦合機(jī)構(gòu)互感值M的下限值。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)耦合機(jī)構(gòu)互感和自感值設(shè)計(jì)方法，其特征在于：步驟6所述根據(jù)步驟5確定的耦合系數(shù)和步驟4確定的互感值參數(shù)確定耦合機(jī)構(gòu)線圈自感值參數(shù)，具體為：