[發(fā)明專利]一種電動汽車高效率穩(wěn)壓無線充電系統(tǒng)及其設計方法

在審

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• 申請日: 2021-05-13
• 公開（公告）號: CN113422441A
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設計）人: 夏晨陽;李曉麗;楊子躍;楊旭浩;魏楠;廖志娟;劉鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學;徐州凱斯特機電科技有限公司
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02J7/00;H02M3/335;H02M3/158;H02M1/44;B60L53/12
• 代理公司: 南京新眾合專利代理事務所(普通合伙) 32534
• 代理人: 彭雄

1.一種電動汽車高效率穩(wěn)壓無線充電系統(tǒng)的設計方法，所述充電系統(tǒng)為LCC-S型無線電能傳輸系統(tǒng)，包括依次級聯(lián)的直流電源、原邊BUCK電路、高頻逆變器、LCC-S補償電路、整流電路、阻抗匹配電路、負載；其特征在于，所述方法包括以下步驟：

(1)構(gòu)建所述系統(tǒng)的互感電路模型，構(gòu)建所述互感電路模型的傳輸效率表達式；

(2)基于所述傳輸效率表達式求出最優(yōu)負載的表達式以及最優(yōu)負載下所述系統(tǒng)的輸出功率表達式；

(3)在最優(yōu)負載的前提下，將預設的BUCK電路的最大占空比D_1max和所述系統(tǒng)的最大功率P_omax代入所述輸出功率表達式，得到原邊補償電感與原邊線圈電感的比值N，根據(jù)N配置LCC-S補償電路的參數(shù)，即可使得系統(tǒng)輸出功率最高，且使得最優(yōu)負載下的所述互感電路模型的傳輸效率最高；

(4)通過阻抗匹配電路調(diào)節(jié)所述系統(tǒng)的等效負載值，使等效負載值始終跟隨最優(yōu)負載值，以實現(xiàn)最大效率跟蹤控制。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動汽車高效率穩(wěn)壓無線充電系統(tǒng)的設計方法，其特征在于，還包括步驟：在系統(tǒng)的原邊進行線性自抗擾穩(wěn)壓控制，以實現(xiàn)所述系統(tǒng)在變負載條件下的穩(wěn)壓輸出。

3.一種電動汽車高效率穩(wěn)壓無線充電系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)采用如權(quán)利要求1至2任意一項方法設計而成。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電動汽車高效率穩(wěn)壓無線充電系統(tǒng)，其特征在于，所述LCC-S補償電路前端還設置有LC濾波電路。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電動汽車高效率穩(wěn)壓無線充電系統(tǒng)，其特征在于，所述副邊阻抗匹配電路為BUCK-BOOST電路，而所述最大效率跟蹤控制的方法為：

在BUCK-BOOST變換器工作在連續(xù)導通模式下，通過控制BUCK-BOOST電路開關管導通和關斷，控制等效負載值跟隨最優(yōu)負載值。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電動汽車高效率穩(wěn)壓無線充電系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)的原邊設置一階LADRC控制器實現(xiàn)線性自抗擾穩(wěn)壓控制，具體方法為：

將輸出電壓參考值U_ref作為LADRC控制器的輸入，一階線性擴張狀態(tài)觀測器LESO的表達式為：

其中，z₁是所述系統(tǒng)的輸出電壓U_out的估計值，z₂是所述系統(tǒng)總擾動量的估計值，β₁和β₂是ESO的可調(diào)參數(shù)；

擾動補償形成控制量u，表達式為：

其中，u₀是補償前的控制量，b是可調(diào)補償因子，k_p是可調(diào)比例系數(shù)；

通過控制量u調(diào)節(jié)原邊BUCK電路中開關管的調(diào)節(jié)信號，從而對所述系統(tǒng)進行線性自抗擾穩(wěn)壓控制。