一种用于无线电能传输的双边LCC补偿网络及其调谐方法

摘要

本发明公开了一种用于无线电能传输的双边LCC补偿网络及其调谐方法，属于无线电能传输技术领域。一个发射电路，包括一个发射线圈103，一个一端同发射线圈103相连，另一端同补偿电感相连的第一电容C1，另一个并联于发射线圈103两端的电容C_f1，并且第一电容C₁和补偿电感串联接在一个电压源和发射线圈之间；一个接收电路，包括一个接收线圈104，一个一端同接收线圈104相连，另一端同补偿电感相连的第二电容C₂，另一个并联于接收线圈104两端的电容C_f2，并且第二电容C₂和补偿电感串联接在电池和发射线圈之间。

主权项

一种用于无线电能传输的双边LCC补偿网络调谐方法，其特征在于，包括：一个发射电路，包括一个发射线圈(103)，一个一端同发射线圈(103)相连，另一端同第一补偿电感L_f1相连的第一补偿电容C₁，另一个并联于发射线圈(103)两端的第一电容C_f1，并且第一补偿电容C₁和第一补偿电感L_f1串联接在一个电压源和发射线圈(103)之间；一个接收电路，包括一个接收线圈(104)，一个一端同接收线圈(104)相连，另一端同第二补偿电感L_f2相连的第二补偿电容C₂，另一个并联于接收线圈(104)两端的第二电容C_f2，并且第二补偿电容C₂和第二补偿电感L_f2串联接在电池和接收线圈之间；所述补偿网络调谐方法包括如下步骤：步骤1，接收线圈(104)靠近发射线圈(103)，由发射线圈(103)向接收线圈(104)无线传输能量；步骤2，直流到交流变换器(102)输出频率为ω₀的高频交流电流，设定发射端LCC补偿网络电路的第一补偿电感L_f1参数供给发射线圈(103)，设定接收端LCC补偿网络电路的第二补偿电感L_f2；步骤2‑1，设定ω₀的输出工作频率${\omega }_0=\frac{1}{\sqrt{L_{f1}·C_{f1}}}=\frac{1}{\sqrt{L_{f2}·C_{f2}}}=\frac{1}{\sqrt{\left(L_1-\frac{1}{{\omega }_0^2·C_1}\right)·C_{f1}}}=\frac{1}{\sqrt{\left(L_2-\frac{1}{{\omega }_0^2·C_2}\right)·C_{f2}}};$步骤2‑2，根据设定的ω₀得到无线电能传输系统参数$L_{f1}·C_{f1}=\frac{1}{{\omega }_0^2},$$L_{f2}·C_{f2}=\frac{1}{{\omega }_0^2},$$L_1-L_{f1}=\frac{1}{{\omega }_0^2{C}_1},$$L_2-L_{f2}=\frac{1}{{\omega }_0^2{C}_2},$其中，L_f1为第一补偿电感，C_f1为第一电容，L_f2为第二补偿电感，C_f2第二电容，L₁为发射电感，C₁为第一补偿电容，L₂为接收电感，C₂为第二补偿电容；步骤2‑3，设定$L_{f1}·L_{f2}=\frac{8}{{\pi }^2}·\frac{{\mathrm{kU}}_i{U}_o}{{\omega }_{0}P}·L_1·L_2;$和L_f1/L_f2＝L₁/L₂，其中，k为发射电感L₁和接收电感L₂之间的耦合系数，U_i为直流到交流变换器的输入电压，U_o为经过整流滤波后的输出电压，P为无线系统的传输功率，发射端LCC补偿网络电路第一补偿电感L_f1，接收端LCC补偿网络电路第二补偿电感L_f2；步骤2‑4，输出功率通过控制输入电压U₁或输出电压U₂来调节，或者任何等效的改变U₁和U₂的方法来调节输出功率，$P=\frac{\sqrt{L_1·L_2}}{{\omega }_0{L}_{f1}·L_{f2}}·k·U_1·U_2;$步骤2‑5，若第一补偿电感L_f1和发射电感L₁之间的耦合电感为M₁，第二补偿电感L_f2和接收电感L₂之间的耦合电感为M₂，则第一补偿电感L_f1和第二补偿电感L_f2集成后的输出功率为，$P^{\prime }=\frac{\sqrt{(L_1+M_1)·(L_2+M_2)}}{{\omega }_0(L_{f1}+M_1)·(L_{f2}+M_2)}·k·U_1·U_2;$步骤2‑6，发射电感L₁的最大电位差ΔU_{L1_max}和接收电感L₂的最大电位差ΔU_{L2_max}分别为${\mathrm{\Delta U}}_{L1\_\max }=\frac{4}{\pi }·\frac{U_i{L}_1}{L_{f1}}$${\mathrm{\Delta U}}_{L2\_\max }=\frac{4}{\pi }·\frac{U_o{L}_2}{L_{f2}};$步骤3，功率调节通过可调压直流电源(101)实现，提高所述可调压直流电源(101)输出电压，传输功率增加；降低所述可调压直流电源(101)输出电压，传输功率减小。