一种无线电能传输系统恒流补偿网络拓扑的确定方法

摘要

本发明公开了一种无线电能传输系统恒流补偿网络拓扑的确定方法，属于无线电能传输技术领域。本发明所述的恒流补偿网络拓扑的确定方法，包括：首先根据系统的电流增益与负载无关、系统输入阻抗为纯阻性、系统效率最大化确定系统的网络参数，进而确定恒流补偿网络拓扑，给出了4组原边、副边谐振网络均可由T型或者Π型网络等效的恒流补偿网络拓扑。IPT系统的输出电流不受限于非接触式变压器的参数，简化了非接触式变压器的设计；可同时实现与负载无关的恒流输出和单位功率因数，减少无功功率，降低器件应力的要求，提高传输效率。

主权项

一种无线电能传输系统恒流补偿网络拓扑的确定方法，其特征在于：首先，分别在非接触式变压器原边和副边连接原边补偿电路和副边补偿电路，在原边补偿电路输入端施加正弦电压V_in后形成向副边补偿电路输出端负载供电的感应式无线电能传输系统；接着，以系统的电流增益G与负载无关、系统输入阻抗为纯阻性、系统效率最大化为目标确定系统的转移参数矩阵A，$A=\left[\begin{array}{cc}0& \frac{1}{G}\\ -G& 0\end{array}\right],$I_o为负载所需的输出电流；然后，选取串联在非接触式变压器原边的电容作为原边补偿电路，采用参数满足：$\left[\begin{array}{c}{Z}_1+Z_3\\ Z_2\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\frac{L_S}{GM}\\ \infty \end{array}\right]$的T型网络或者参数满足：$\left[\begin{array}{c}{Z}_A\\ Z_B\\ Z_C\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\frac{-{\mathrm{j\omega L}}_S}{1+j\omega MG}\\ \frac{L_S}{GM}\\ \frac{-L_S}{GM(1+j\omega MG)}\end{array}\right]$的Π型网络作为副边补偿电路，ω为工作角频率，C_P为原边补偿电路的电容值，L_P、L_S分别为非接触式变压器原边绕组、副边绕组的电感值，M为非接触式变压器原副边绕组的互感值，Z₁、Z₂、Z₃分别为T型网络参数，参数为Z₁、Z₂、Z₃的器件的一端并接在一起，参数为Z₁的器件的另一端和参数为Z₂的器件的另一端构成T型网络的一个端口，参数为Z₃的器件的另一端和参数为Z₂的器件的另一端构成T型网络的另一个端口，Z_A、Z_B、Z_C分别为Π型网络参数，参数为Z_A的器件的一端和参数为Z_B的器件的一端连接，参数为Z_B的器件的另一端和参数为Z_C的器件的一端连接，参数为Z_A的器件的两端构成Π型网络的一个端口，参数为Z_C的器件的两端构成Π型网络的另一个端口，在时：选取Z_A为容性、Z_B为容性、Z_C为感性的器件构成Π型网络，在时：选取等效为一个电容的器件构成T型网络，或者，选取Z_B为容性的器件以及Z_A和Z_C均无穷大的器件构成Π型网络，在时：选取Z_A为感性、Z_B为容性、Z_C为容性的器件构成Π型网络，在时：选取Z_A为容性、Z_B为感性、Z_C为容性的器件构成Π型网络。