[发明专利]基于串串补偿电路的无线电能传输系统补偿电容调谐方法

说明书

基于串串补偿电路的无线电能传输系统补偿电容调谐方法，涉及无线充电领域。本发明是为了解决现有在无线电能传输系统运行之前调谐方式复杂的问题。本申请先是对发射端补偿电容调节，调节后使接收端补偿电容与接收端线圈自感配谐，再对接收端补偿电容调节，调节后使接收端补偿电容与接收端线圈自感配谐；从而实现对接收端补偿电容和发射端补偿电容的调谐。它用于对补偿电容进行调谐。

技术领域

本发明涉及无线充电补偿电容调谐方法。属于无线充电领域。

背景技术

对于串串(SS)补偿无线电能传输系统中的补偿电路，其作用是在系统运行的开关频率处抵消耦合机构中原副边线圈的感性分量，尽可能得减小系统无功功率，同时使系统输出具有恒压或恒流特性。然而实际应用中出于下列原因，补偿电路中的补偿电容值难以与耦合机构的自感值精确配谐，原因包括大规模生产制造的电感电容器件参数误差、系统运行时电容电感参数值的温漂、原副边线圈相对位置变化引起的自感值变化等。对于电感电容参数值变化导致的补偿电路与耦合机构失谐问题，可利用可调电容(比如连续可调的开关电容或者使用开关控制的电容矩阵等)的在线调整实现自动调谐。对于无线电能传输系统中可调电容的应用，可在系统运行之前进行耦合机构自感值的参数识别，根据参数识别得到的自感值可计算出可调电容的理想目标值。然而这种基于参数识别的可调电容调节方法由于参数识别阶段的加入会增加系统的软硬件成本，另一方面当系统运行完参数识别后，可调电容的目标调节值就已确定，对于之后系统运行产生的温漂问题，则需要再次运行参数识别才能实现配谐，而这又增加了系统运行的复杂度。

发明内容

本发明是为了解决现有在无线电能传输系统运行之前调谐方式复杂的问题。现提供基于串串补偿电路的无线电能传输系统补偿电容调谐方法。

基于串串补偿电路的无线电能传输系统补偿电容调谐方法，所述补偿电容调谐方法包括以下步骤：

步骤1、根据串串补偿电路的无线电能传输系统，得到串串补偿电路的无线电能传输系统中接收端等效电阻的电压增益模值；

步骤2、当串串补偿电路的无线电能传输系统的发射端为恒流控制时，采用爬山算法对接收端补偿电容的容值进行自动调节，当检测到接收端等效电阻的电压增益模值达到预设值时，停止对接收端补偿电容调节，此时接收端补偿电容偏谐系数等于1，接收端补偿电容与接收端线圈自感配谐；当串串补偿电路的无线电能传输系统发射端无恒流控制时，通过无线通讯方式将发射端线圈电流的幅值传递至接收端线圈，采用爬山算法自动调节接收端补偿电容的容值，使得负载电压增益模值达到预设值，此时接收端补偿电容偏谐系数等于1，接收端补偿电容与接收端线圈自感配谐；

步骤3、步骤2调节完毕后，接收端在发射端的反射阻抗成阻性，得到发射端逆变器输出端向补偿网络方向看的阻抗角；

步骤4、通过自动调整发射端中的补偿电容的容值，当检测到阻抗角为零时，发射端补偿电容为配谐的电容值，此时发射端补偿电容偏谐系数等于1，从而实现对接收端补偿电容和发射端补偿电容的调谐。

优选地，步骤2中，接收端补偿电容值偏谐系数表示为：

式中，当接收端补偿电容值偏谐系数k值为1时，接收端补偿电容与接收端线圈自感配谐，当k大于1或者k小于1时，接收端补偿电容与接收端线圈自感发生偏谐，ω为角频率，L_S为接收端线圈自感值，C_S为接收端补偿电容。

优选地，步骤1中，接收端等效电阻的电压增益模值表示为：

式中，v_e为接收端等效电阻的电压，V_Load为负载电压，R_e为接收端等效电阻，R_Load为负载电阻，R_S为接收端线圈内阻，j表示复数，I_P为发射端线圈电流，M为耦合机构线圈互感值。