[发明专利]用于IPT系统的LCL网络结构及其参数设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及感应电能传输(InductivePowerTransfer，IPT)技术，具体地说，是一种用于IPT系统的LCL网络结构及其参数设计方法。

背景技术

感应电能传输(InductivePowerTransfer)技术，简称为IPT技术，是一种借助于高频电磁场实现电能传输的技术，近几年内受到学者的广泛关注。

在IPT系统中，由于系统原、副边之间存在着空气间隙，因此，一般采用高频谐振的方式来提高系统能量的传输效率。传统的IPT系统的原、副边通常采用单级LC谐振网络进行能量的传输。但是这种谐振型IPT系统中，副边负载会在原边LC谐振回路中引入较大的反射阻抗，使得原边的软开关工作频率对负载变化极为敏感，甚至会出现多周期工作点现象，系统运行不稳定，而且当系统功率增大时，原边开关管会承受很大的电压、电流应力。

为了克服输出电流对负载变化极为敏感的缺点，有人提出了使用LCL网络结构，传统LCL网络具有输出电流与负载无关的特性，很适合用于IPT系统的原边网络，使原边发射线圈电流恒定，不受负载的影响。但是，实际使用中发现，此网络应用于IPT系统原边电路时，具有逆变器输出电流高次谐波分量较大、参数设计不灵活等缺点。

发明内容

基于上述缺陷，本发明首先提出一种用于IPT系统的LCL网络结构，在传统LCL网络的基础上，增设一对相互耦合的绕组，通过调整耦合绕组之间的互感系数来降低电路器件参数选型的难度。

为了达到上述目的，本发明所采用的具体技术方案为：

一种用于IPT系统的LCL网络结构，其关键在于,包括以下六种拓扑形式，具体为：

a、在第一输入端和第二输入端之间依次串联有第一绕组L_A、第二绕组L_B以及发射线圈L_P，所述第一绕组L_A与第二绕组L_B为一对相互耦合的耦合电感且二者的公共端采用同名端相连，所述第一绕组L_A与第二绕组的公共端还经过电容L_A连接在所述第二输入端上；

b、在第一输入端和第二输入端之间依次串联有第一绕组L_A、第二绕组L_B以及发射线圈L_P，所述第一绕组L_A与第二绕组L_B为一对相互耦合的耦合电感且二者的公共端采用异名端相连，所述第一绕组L_A与第二绕组的公共端还经过电容C_P连接在所述第二输入端上；

c、在第一输入端和第二输入端之间依次串联有第一绕组L_A、第二绕组L_B以及电容C_P，所述第一绕组L_A与第二绕组L_B为一对相互耦合的耦合电感且二者的公共端采用同名端相连，所述第一绕组L_A与第二绕组的公共端还经过发射线圈L_P连接在所述第二输入端上；

d、在第一输入端和第二输入端之间依次串联有第一绕组L_A、第二绕组L_B以及电容C_P，所述第一绕组L_A与第二绕组L_B为一对相互耦合的耦合电感且二者的公共端采用异名端相连，所述第一绕组L_A与第二绕组的公共端还经过发射线圈L_P连接在所述第二输入端上；

e、在第一输入端和第二输入端之间依次串联有第一电感L₁、第一绕组L_A以及电容C_P，第一电感L₁与第一绕组L_A的公共端还依次串接第二绕组L_B和发射线圈L_P后接所述第二输入端，第一绕组L_A与第二绕组L_B为一对相互耦合的耦合电感且二者的公共端采用同名端相连；