[发明专利]一种非完全补偿的无线电能传输系统

权利要求书

1.一种非完全补偿的无线电能传输系统，其特征在于，是在SS补偿的无线电能传输系统拓扑的基础上，将原边电容C₁与副边电容C₂取到特定值，结合移相调频控制方法，提升系统输出额定功率的耦合范围；所述的原边电容C₁与副边电容C₂按照如下方法取值：

满足的限制条件如下：

1)无线充电传输系统的电路方程组：

(R₁+jX₁)I₁+jωM₁₂I₂＝V₁ (1)

jωM₁₂I₁+(R₂+R_L+jX₂)I₂＝0 (2)

其中，R_i,i＝1 or 2,是电路中的寄生电阻，一般包括线圈的电阻与电容器的等效串联电阻；X_i＝ωL_i-1/(ωC_i),i＝1 or 2,是谐振子i的电抗；L_i，C_i,i＝1 or 2，是线圈电感和补偿电容，I₁和I₂分别是原边与副边环路的电流相量；V₁是输入的电压相量；M₁₂是两线圈的互感；R_L是等效的负载电阻；ω＝2πf是角频率，f是电源的频率；

2)额定的输出直流电压V_out和功率P_out，即

3)工作频率的范围：

f_min≤f≤f_max (4)

4)线圈的耦合范围：

M_12min≤M₁₂≤M_12max (5)

5)直流输入电压V_DC，通过移相控制，实际作用于原边LC谐振子上的方波的基波有效值V₁须符合：

6)最大原边电流I_1max，即

I₁≤I_1max (7)

其中，I₁是电流相量I₁的有效值；

7)原边输入电流应滞后输入的方波，以实现零电压开通，即：

其中，θ为原边输入电流I₁相对输入电压V₁的相位角，V₁是逆变输出方波的基波有效值：

α是方波半波所占的角度，当占空比为1时的角度是180°；

8)线圈电阻可借助有限元仿真计算得到；补偿电容器的等效串联电阻可以通过以下方法估算：线圈电感为L₁，则补偿电容C₁将在谐振电容值C₁₀附近，谐振电容值和相应的等效串联电阻的计算方法如下：

其中，tanδ是电容器的损耗角正切值；

在简化运算中，电路的寄生电阻可忽略不计；

对于给定的线圈，即给定L₁和L₂，结合上述工作条件，通过数值求解的方法，可得到同时满足上述所有条件的C₁和C₂的范围。