CN119401676A 一种变频可重构的无线电能传输系统及参数设计方法 （哈尔滨工业大学）

一种变频可重构的无线电能传输系统及参一种变频可重构的无线电能传输系统及参2全桥逆变电路的输入端连接直流电压源UD，全桥逆变电路的输出端与原边补偿网络的端与副边补偿网络的输入端相连，副边补偿网络的输出端与整流滤波电路的输入端相连；补偿电容Cp1的一端连接全桥逆变电路的一个输出端，原边串联补偿电容Cp1的另一端连接原边回路补偿电容Cp2的一端与全桥逆变电路的另一个输出端以及原边支路补偿电容原边支路补偿电容Cx的一端与全桥逆变电路的另一个输出端以及原边回路补偿电容原边支路补偿电感Lx的一端连接原边支路补偿电容Cx的另一端，原边支路补偿电感Lx补偿电容Cs的一端连接接收线圈Ls的一端，副边串联补偿电容Cs的另一端连接整流滤波电副边环路补偿电容Cs1的一端与接收线圈Ls的另一端以及副边环路补偿电感Ls1的一端副边环路补偿电感Ls1的一端与接收线圈Ls的另一端以及副边环路补偿电容Cs1的一端所述原边补偿网络中的原边支路补偿电容Cx和原边支路补偿电感Lx构成串联谐振网3所述原边补偿网络中的原边支路补偿电容Cx和原边支路补偿电感Lx串联等效为一个补强耦合模态下的流经第一发射线圈Lp1的电4弱耦合模态下的流经第一发射线圈Lp1的电流Ip1L和流经第二发射线圈Lp2的电流Ip2L表弱耦合模态下的系统输入阻抗ZinL及其相位角θin式中，C为原边支p1sp2sp1sp2sp1s线圈与接收线圈之间的主耦合互感值；k为第一发射线圈与接收线圈之间的耦合系数、p1skp2s为第二发射线圈与接收线圈之间的耦合系数；ωH为强耦合模态下的系统工作角频率、5.一种变频可重构的无线电能传输系统参数设o步骤3、根据所设置的系统输出功率波动比δ,分别计算强耦合模态下的耦合变化倍数56.根据权利要求5所述的一种变频可重构的无线电能传输系统参数设计方法，其特征omax和Pomin分别为所述变频可重构的无线电能传输系统允许传输的功率最大值7.根据权利要求5所述的一种变频可重构的无线电能传输系统参数设计方法，其特征L为弱耦合模态下的系统输出功率波动比。8.根据权利要求5所述的一种变频可重构的无线电能传输系统参数设计方法，其特征69.根据权利要求5所述的一种变频可重构的无线电能传输系统参数设计方法，其特征系统功率耦合曲线中频率切换时的临界耦合下的系统工作角频率、⑴L为弱耦合模态下的系统工作角频率、Lp1为第一发射线圈的max为最大工作耦合系数；o可由下式计算得到：原边补偿网络中的原边串联补偿电容Cp1的原边补偿网络中的原边回路补偿电容Cp2的原边补偿网络中的原边支路补偿电容Cx的7原边补偿网络中的原边支路补偿电感Lx的eq为原边支路等效补偿电容的电容值、Lp8[0001]本发明涉及一种无线电能传输系统及参数设计方法，属于无线电能传输技术领[0002]感应式无线电能传输(InductivePowerTransfer，IPT)技术以交变电磁场为媒9联补偿电容Cp1的另一端连接第一发射线圈[0011]原边回路补偿电容Cp2的一端与全桥逆变电路的另一个输出端以及原边支路补偿[0012]原边支路补偿电容Cx的一端与全桥逆变电路的另一个输出端以及原边回路补偿[0013]原边支路补偿电感Lx的一端连接原边支路补偿电感Lx的另一端与第一发射线圈Lp1的另一端以及第二发射线圈Lp2[0015]副边环路补偿电容Cs1的一端与接收线圈Ls的另一端以及副边环路补偿电感Ls1的[0016]副边环路补偿电感Ls1的一端与接收线圈Ls的另一端以及副边环路补偿电容Cs1的[0019]所述原边补偿网络中的原边支路补偿电容Cx和原边支路补偿电[0024]所述原边补偿网络中的原边支路补偿电容Cx和原边支路补偿电感环路补偿电容Cs1、副边环路补偿电感Ls1和所述耦合线圈中的接收线圈Ls构成串联谐振网[0035]弱耦合模态下的流经第一发射线圈Lp1的电流Ip1L和流经第二发射线圈Lp2的电流式中，eqeqp1s边支路等效补偿电容的电容值、Lp1为第一发射线圈的自感值、Lp2为第二发射线圈的自感s二发射线圈与接收线圈之间的主耦合互感值；k为第一发射线圈与接收线圈之间的耦合p1sp2s为第二发射线圈与接收线圈之间的耦合系数；⑴H为强耦合模态下的系统工作角[0050]其中，Pomax和Pomin分别为所述变频可重构的无线电能传输系统[0101]3、本发明所述的一种变频可重构的无线电能传输系统参数设计方法不需要额外[0105]图4为本发明实施例中变频可重构的无线电能传输系统参数设计方法的步骤流程[0117]所述原边支路补偿电感Lx的一端连接所述原边支路补偿电容C[0119]所述副边串联补偿电容Cs的一端连接所述接收线圈Ls的一端偿电感Ls1的一端，所述副边环路补偿电容Cs1的另一端连接所述整流滤波电路的另一个输偿电容Cs1的一端，所述副边环路补偿电感Ls1的另一端连接所述整流滤波电路的另一个输[0123]所述第一发射线圈Lp1与所述第二发射线圈Lp2呈自然解耦状态，即所述第一发射线圈Lp1与所述第二发射线圈Lp2之间的交叉耦合互感Mp1p[0124]所述第一发射线圈Lp1与所述接收线圈Ls之间的主耦合互感Mp1s在正常工况下不为[0125]所述第一发射线圈Lp1和所述第二发射线圈Lp2的自感相等，同时所述主耦合互感[0126]结合图2和图3所示，所述变频可重构的无线电能传输系统存在两个工作角频率[0128]所述原边补偿网络中的原边支路补偿电容Cx和原边支路补偿电[0133]所述原边补偿网络中的原边支路补偿电容Cx和原边支路补偿电感环路补偿电容Cs1、副边环路补偿电感Ls1和所述耦合线圈中的接收线圈Ls构成串联谐振网[0149]所述弱耦合模态下的流经第一发射线圈Lp1的电流Ip1L和流经第二发射线圈Lp2的p1ss二发射线圈与接收线圈之间的主耦合互感值；k为第一发射线圈与接收线圈之间的耦合p1sp2s为第二发射线圈与接收线圈之间的耦合系数；⑴H为强耦合模态下的系统工作角[0163]其中，Pomax和Pomin分别为所述变频可重构的无线电能传输系统分[0219]为验证所述变频可重构的无线电能传输系统参数设计方法的正确性和确实可行[0223]根据表1所示的系统输出功率波动比δ可以得到下的峰值耦合系数kexH、最大工作耦合系数kmax以及实际的耦合变化倍数βo，具体见表2所元件参数的整定，具体见表3所示，其中，副边串联补偿电容Cs的取值范围为29.87nF~[0233