CN111835092A - 一种无线充电系统的双边lcc补偿网络调节方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无线充电系统的双边LCC补偿网络调节方法及系统。该方法包括获取无线充电系统中补偿元件的额定参数值、额定工作频率以及原边发射线圈和副边接收线圈对准时的标准耦合系数;根据补偿元件的参数值的变化确定无线充电系统输出性能的变化率;根据无线充电系统输出功率的变化率确定可调补偿元件;获取原边发射线圈和副边接收线圈的实时耦合系数;判断实时耦合系数是否小于耦合系数阈值;若实时耦合系数不小于耦合系数阈值,则调节无线充电系统的工作频率;若实时耦合系数小于耦合系数阈值,则同时调节无线充电系统的工作频率和可调补偿元件。本发明降低了控制的复杂程度,实现了无线充电系统在弱耦合情况下的额定功率的输出。

Description

一种无线充电系统的双边LCC补偿网络调节方法及系统
技术领域
本发明涉及无线充电领域,特别是涉及一种无线充电系统的双边LCC补偿网络调节方法及系统。
背景技术
无线能量传输(Wireless Power Transfer,WPT)因其便捷、安全、耐用以及适应性强等优点,广泛应用于医疗、通讯、交通等领域。其在电动汽车上的使用有希望解决充电不便捷性的问题。系统的核心部分主要包括磁耦合机构、补偿网络、原边逆变器与副边整流桥,结构框图如图1所示,其显著的特点是耦合器两线圈之间存在较大的间隙,为松耦合。功率传输基于法拉第电磁感应原理,在耦合器原边线圈接入交变电流产生交变磁场,副边线圈感应出电能,从而实现电能在分离的原副边间的传递。实际工作过程如下:电网工频交流电压接入系统,首先经过PFC整流为中间级直流电压,再经逆变器形成高频交流电压,高频电压施加在由原边补偿网络与原边发射线圈组成的原边谐振电路中;副边接收线圈感应出高频交流电压,经过副边线圈与副边补偿网络构成的副边谐振电路后,高频交流电压通过整流器成为车载电池需要的直流电压,从而为车载电池充电。
由于系统依靠一组松耦合的线圈传递能量,补偿网络对于提升效率与功率必不可少。双边LCC补偿网络因其具有较好的稳定性,谐振频率不受耦合系数与负载变化的影响,且可工作于单位功率因数下而受到关注。电动汽车无线充电系统传输功率与效率对汽车停靠位置的准确度要求很高,但实际应用中停车偏差难以避免,传能线圈的对位难免偏移,导致耦合系数下降,传递功率的能力下降。
为解决上述问题,专利CN 110277820 A设计了一种基于LCC补偿网络的参数自调节无线充电系统。本质是一种自动调节补偿电路电感和电容的装置:首先,系统中的控制器具有运算系统补偿电容和补偿电感的参数的功能,当把系统已知的频率、输入输出电压、线圈自感、最大功率等参数写入控制器中时,其能够自动计算谐振状况下需要的补偿参数;原副边补偿电感具有滑动触头(类似于滑动变阻器),控制原副边补偿电感的滑动触头的移动位置至计算的电感值处;原副边补偿电容采用可变电容阵列,可变电容阵列由若干个电容元件串并联组成,且在各支路设有开关元件,控制电容阵列内各开关的通断情况,从而使补偿电容(可变电容阵列)达到某一计算好的值。可达到的效果为:在不拆装变动元器件的情况下快速实现元器件参数的调节,有效提高能量传输效率。但是双边LCC补偿网络具有多个补偿元件,包括2个补偿电感、4个补偿电容。该方案无差别地将所有补偿元件都设计为参数可调的元件,为了保证一定的可调范围,额外增加了许多电子器件,这增加了系统的复杂性,增大了系统的体积,提高了系统的成本,实际应用中可能会受安装空间的限制,从而制约其可行性。
专利CN 110971015 A设计了一种地面和车载可调LCC谐振无线充电系统,由地面控制单元与车载控制单元组成。方案中的地面控制单元根据负载的变化、线圈偏移量的变化和输入电源的波动,通过调节地面可调LCC补偿网络功率管Qp1与Qp2的占空比调节可变电容Cp2的大小,进而调整地面单元的阻抗,使地面单元工作在谐振的状态。车载控制单元根据线圈偏移距离变化和负载变化引起的阻抗变化,通过调节车载可调LCC谐振网络功率管Qs3与Qs4的占空比调整电容Cs2的大小,进而调整车载单元的阻抗,使车载单元工作在谐振状态。两个单元协同工作,使整个无线充电系统实现磁耦合谐振充电。但是并没有给出选择并联补偿电容为可调对象的理论依据;除此之外,电容的调节依靠调节功率管的占空比实现,增加了控制的复杂程度,功率管的增加也提升了成本;整体系统结构较为复杂。
专利CN 110962635 A设计了一种三电平与可调LCC谐振无线充电系统,该方案在调节可调电容时与上述专利CN 110971015 A“一种地面和车载可调LCC谐振无线充电系统”方法一致,地面/车载可调LCC谐振网络包括基于功率管调节其容值的可变电容,地面/车载控制单元通过控制功率管的占空比改变可变电容的容值,使地面/车载单元工作在磁耦合谐振状态。进一步地,该方案在原边采用三电平电路,当外部输入电源为大功率电源时,三电平电路可实现降压倍流功能,可实现零电压开通功率管,减少功率管的电压应力。该方法将原边电路调整为三电平电路,以更好地实现软开关,这对于原边控制系统有较高的要求。同时额外增加的器件既增加了体积,也提高了成本,电路更为复杂。
专利CN 109823206 A设计了一种基于双边移相和调频的软开关高效率无线充电方法。该方案在无线充电系统的发送端变流器和接收端变流器的直流侧分别串入一个软开关辅助支路,通过控制辅助开关管的开通关断,在开关管开通之前将桥臂电压谐振到零,来实现所有发送端开关器件和接收端开关器件的零电压开通。同时,软开关双边移相控制系统通过调频的方法,使得开关频率始终与谐振频率相同。该方法为了实现软开关在原副边都增加了辅助电路,导致系统更为复杂,不易控制,同时也提升了成本。
综上所述,现有的发明目的都是使系统在工况变化的情况下重新调整至谐振状态。参数调整的方法直接有效,但是对于具有多个参数的复合补偿拓扑而言,没有揭示各个参数对系统的影响能力,导致调参的目标不够明确;此外,参数的改变可能导致功率管器件开关特性的变化,需要额外的电路或者控制策略实现软开关,进一步增加了控制的复杂程度。
发明内容
本发明的目的是提供一种无线充电系统的双边LCC补偿网络调节方法及系统,降低了控制的复杂程度,实现了无线充电系统在弱耦合情况下的额定功率的输出。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
一种无线充电系统的双边LCC补偿网络调节方法,所述无线充电系统包括原边直流电压源,高频逆变器,原边补偿电路、原边发射线圈、副边接收线圈,副边补偿电路,整流器与负载以及控制器;所述双边LCC补偿网络调节方法包括:
获取无线充电系统中补偿元件的额定参数值、额定工作频率以及原边发射线圈和副边接收线圈对准时的标准耦合系数;所述补偿元件包括原边补偿电感、原边串联补偿电容、原边并联补偿电容、副边补偿电感、副边串联补偿电容和副边并联补偿电容;
根据所述补偿元件的参数值的变化确定所述无线充电系统中可以反映输出性能的参量的变化率;所述无线充电系统可以反映输出性能的参量包括输出功率、输出电压或传递函数的最大奇异值;
根据所述无线充电系统可反映输出性能的参量的变化率确定可调补偿元件;所述可调补偿元件为所述无线充电系统可反映输出性能的参量变化率最大的补偿元件;
获取所述原边发射线圈和所述副边接收线圈的实时耦合系数;
判断所述实时耦合系数是否小于耦合系数阈值;
若所述实时耦合系数不小于耦合系数阈值,则调节所述无线充电系统的工作频率;所述工作频率的范围为81.38kHz-90kHz;
若所述实时耦合系数小于耦合系数阈值,则同时调节所述无线充电系统的工作频率和所述可调补偿元件。
可选的,所述获取所述原边发射线圈和所述副边接收线圈的实时耦合系数,具体包括:
获取所述原边直流电压源的输入电压和副边补偿电感的电流;
根据所述实时输入电压和所述实时电流确定所述实时耦合系数。
可选的,所述若所述实时耦合系数小于耦合系数阈值,则同时调节所述无线充电系统的工作频率和所述可调补偿元件,具体包括:
根据所述额定工作频率确定副边补偿电感的电流标准值;
当调节所述工作频率为89kHz时,调节所述可调补偿元件的参数值;
根据调节后的可调补偿元件的参数值确定副边补偿电感的电流值;
将所述副边补偿电感的电流值处于设定波动范围内的参数值进行保留;所述设定波动范围为以所述标准电流为中心,以±10%的标准电流波动;
根据保留后的参数值进行调节。
可选的,所述将所述副边补偿电感的电流值处于设定波动范围内的参数值进行保留,之后还包括:
获取MOSFET寄生电容上的累积电荷在死区时间内释放完所需的最小电流值;
根据所述保留后的参数值确定高次谐波的开关时刻MOSFET的电流值;
将所述开关时刻MOSFET的电流值大于所述最小电流值的所述保留后的参数值进行二次保留。
一种无线充电系统的双边LCC补偿网络调节系统,所述无线充电系统包括原边直流电压源,高频逆变器,原边补偿电路、原边发射线圈、副边接收线圈,副边补偿电路,整流器与负载以及控制器;其特征在于,所述双边LCC补偿网络调节系统包括:
第一获取模块,用于获取无线充电系统中补偿元件的额定参数值、额定工作频率以及原边发射线圈和副边接收线圈对准时的标准耦合系数;所述补偿元件包括原边补偿电感、原边串联补偿电容、原边并联补偿电容、副边补偿电感、副边串联补偿电容和副边并联补偿电容;
无线充电系统可反映输出性能的参量的变化率确定模块,用于根据所述补偿元件的参数值的变化确定所述无线充电系统中可以反映输出性能的参量的变化率;所述无线充电系统可以反映输出性能的参量包括输出功率、输出电压或传递函数的最大奇异值;
可调补偿元件确定模块,用于根据所述无线充电系统可反映输出性能的参量的变化率确定可调补偿元件;所述可调补偿元件为所述无线充电系统可反映输出性能的参量变化率最大的补偿元件;
实时耦合系数获取模块,用于获取所述原边发射线圈和所述副边接收线圈的实时耦合系数;
判断模块,用于判断所述实时耦合系数是否小于耦合系数阈值;
第一调节模块,用于若所述实时耦合系数不小于耦合系数阈值,则调节所述无线充电系统的工作频率;所述工作频率的范围为81.38kHz-90kHz;
第二调节模块,用于若所述实时耦合系数小于耦合系数阈值,则同时调节所述无线充电系统的工作频率和所述可调补偿元件。
可选的,所述实时耦合系数获取模块具体包括:
第一获取单元,用于获取所述原边直流电压源的输入电压和副边补偿电感的电流;
实时耦合系数确定单元,用于根据所述实时输入电压和所述实时电流确定所述实时耦合系数。
可选的,所述第二调节模块具体包括:
副边补偿电感的标准电流确定单元,用于根据所述额定工作频率确定副边补偿电感的电流标准值;
可调补偿元件的参数值调节单元,用于当调节所述工作频率为89kHz时,调节所述可调补偿元件的参数值;
副边补偿电感的电流值确定单元,用于根据调节后的可调补偿元件的参数值确定副边补偿电感的电流值;
第一保留单元,用于将所述副边补偿电感的电流值处于设定波动范围内的参数值进行保留;所述设定波动范围为以所述标准电流为中心,以±10%的标准电流波动;
调节单元,用于根据保留后的参数值进行调节。
可选的,所述第二调节模块具体包括:
第二获取单元,用于获取MOSFET寄生电容上的累积电荷在死区时间内释放完所需的最小电流值;
开关时刻MOSFET的电流值确定单元,用于根据所述保留后的参数值确定高次谐波的开关时刻MOSFET的电流值;
第二保留单元,用于将所述开关时刻MOSFET的电流值大于所述最小电流值的所述保留后的参数值进行二次保留。
根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:
本发明所提供的一种无线充电系统的双边LCC补偿网络调节方法及系统,确定出对系统影响最大的补偿元件,即基于灵敏度分析结果选择具有调节意义的关键的补偿元件,进而减少可调参数的数量,系统体积增加较少;再根据实时耦合系数,计算确定可调补偿元件的参数值,实现了无线充电系统在弱耦合情况下的额定功率的输出。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为无线车载充电机系统结构示意图。
图2为本发明所提供的一种无线充电系统的双边LCC补偿网络调节方法流程示意图;
图3为无线充电系统的双边LCC补偿网络结构示意图;
图4为本发明所提供的一种无线充电系统的双边LCC补偿网络调节系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种无线充电系统的双边LCC补偿网络调节方法及系统,降低了控制的复杂程度,实现了无线充电系统在弱耦合情况下的额定功率的输出。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图2为本发明所提供的一种无线充电系统的双边LCC补偿网络调节方法流程示意图,如图2所示,本发明所提供的一种无线充电系统的双边LCC补偿网络调节方法,所述无线充电系统包括原边直流电压源,高频逆变器,原边补偿电路、原边发射线圈、副边接收线圈,副边补偿电路,整流器与负载以及控制器;所述双边LCC补偿网络调节方法包括:
S201,获取无线充电系统中补偿元件的额定参数值、额定工作频率以及原边发射线圈和副边接收线圈对准时的标准耦合系数;所述补偿元件包括原边补偿电感、原边串联补偿电容、原边并联补偿电容、副边补偿电感、副边串联补偿电容和副边并联补偿电容。无线充电系统的双边LCC补偿网络结构示意图如图3所示。
所述无线充电系统的双边LCC补偿网络的元件满足:
Figure BDA0002602785760000081
其中j是复数符号,ω0=2πf0,f0是谐振频率,根据SAE J2954标准的规定,85kHz(81.38-90kHz)是轻型汽车充电系统常用的工作频段。也就是说,双边LCC补偿网络的额定参数设计使原副边在f0时处于谐振状态。
S202,根据所述补偿元件的参数值的变化确定所述无线充电系统中可以反映输出性能的参量的变化率,即灵敏度分析。所述无线充电系统可反映输出性能的参量包括输出功率、输出电压或传递函数的最大奇异值。
所述补偿元件包括2个补偿电感与4个补偿电容,它们分别是原边补偿电感Lf1、原边串联补偿电容C1与原边并联补偿电容Cf1,副边补偿电感Lf2、副边串联补偿电容C2与副边并联补偿电容Cf2
作为一个具体的实施例,判断各个补偿元件的参数值在相同范围内(例如,额定参数值的±10%)变化时,输出功率的变化率。输出功率的变化率越大,说明在相同参数变化范围内,该补偿元件对于系统的影响越大,即系统对该补偿元件的变化最为敏感。
作为一个具体的实施例,列写状态方程,状态方程是输出变量与输入变量的比值,计算传递函数的最大奇异值。比较各个补偿元件在相同范围内(例如,额定参数值的±10%)变化时,最大奇异值的变化率。最大奇异值的变化率越大,说明在相同参数变化范围内,该补偿元件对于系统的影响越大,即系统对该补偿元件的变化最为敏感。
S203,根据所述无线充电系统可反映输出性能的参量的变化率确定可调补偿元件;所述可调补偿元件为所述无线充电系统可反映输出性能的参量的变化率最大的补偿元件。所述可调补偿元件为原边并联补偿电容Cf1与副边并联补偿电容Cf2
将Cf1与Cf2设置为可调电容,将调节后的电容值定义为:
Figure BDA0002602785760000091
α与β分别是原边并联补偿电容Cf1与副边并联补偿电容Cf2的增益,Cf10与Cf20分别是其设计的额定值。
S204,获取所述原边发射线圈和所述副边接收线圈的实时耦合系数。
S204具体包括:
获取所述原边直流电压源的输入电压和副边补偿电感的电流。
根据所述实时输入电压和所述实时电流确定所述实时耦合系数。
利用公式
Figure BDA0002602785760000092
确定实时耦合系数。其中,uin为实时输入电压,iLf2为实时电流。
S205,判断所述实时耦合系数是否小于耦合系数阈值。
其中耦合系数阈值的确定过程为:
当所述原边发射线圈和所述副边接收线圈相对位置产生偏移时,耦合系数会偏移额定值,输出功率也随之产生偏移。通常,当耦合系数偏移较小时,调整频率可以在一定程度上校正输出功率。但是调频有一定的局限性,对于轻型汽车而言被限制在81.38-90kHz之间。在这一步的分析中,需要对耦合系数的偏移程度进行划分,划分依据是:在规定频段内,仅通过调整频率是否可以实现输出功率的校正。找到位于仅通过调频可以实现功率校正与不可以实现的分界处的耦合系数值,这个耦合系数值就是耦合系数阈值kc
S206,若所述实时耦合系数不小于耦合系数阈值,则调节所述无线充电系统的工作频率;所述工作频率的范围为81.38kHz-90kHz。
S207,若所述实时耦合系数小于耦合系数阈值,则同时调节所述无线充电系统的工作频率和所述可调补偿元件。
S207具体包括:
根据所述额定工作频率确定副边补偿电感的电流标准值iLf2_0
当调节所述工作频率为89kHz时,调节所述可调补偿元件的参数值。
根据调节后的可调补偿元件的参数值确定副边补偿电感的电流值。
利用公式
Figure BDA0002602785760000101
确定副边补偿电感的电流值。
其中,
Figure BDA0002602785760000102
将所述副边补偿电感的电流值处于设定波动范围内的参数值进行保留;所述设定波动范围为以所述标准电流为中心,以±10%的标准电流波动。
根据保留后的参数值进行调节。
为了能够实现软开关,保证系统能量高效传输,所述将所述副边补偿电感的电流值处于设定波动范围内的参数值进行保留,之后还包括:
获取MOSFET寄生电容上的累积电荷在死区时间内释放完所需的最小电流值。
根据所述保留后的参数值确定高次谐波的开关时刻MOSFET的电流值。
将所述开关时刻MOSFET的电流值大于所述最小电流值的所述保留后的参数值进行二次保留。
利用公式
Figure BDA0002602785760000103
确定n次谐波的输入电流ILf1_n。UAB_n为n次谐波对应的电压,ωn为n次谐波对应的电压对应的频率。
利用公式
Figure BDA0002602785760000111
确定输入阻抗的相角;Zin为系统的输入阻抗。
利用公式ion(t=0)=iLf1_1·sinθin_1+iLf1_3·sinθin_3+iLf1_5·sinθin_5+...+iLf1_n·sinθin_n确定开关时刻MOSFET的电流值。
本发明确定出最关键的补偿元件,有助于减小拓扑结构的复杂程度,减小控制的困难程度。同时该方法也适合于工程方面的应用,有助于节约成本。
所提出的发明仅通过调节较少的补偿元件,就同时达到了功率要求与软开关的实现,控制方法简单易于实现。不需要增加额外的辅助电路来实现软开关,有助于减小成本,减小系统体积。
本发明量化了可调元件与输出电流、开关时刻MOSFET电流之间的关系,给出了参数目标值的详细计算方法,相较于现有的一些参数调节方法,本发明更加量化地揭示了系统机理以及参数变化对系统的影响。
本发明进一步增强了双边LCC系统的抗偏移能力,现有的一些研究方案在磁耦合机构方面增强了系统抗偏移能力;本发明拓展了频率调节的有效范围,在关键参数的辅助下,频率调节的能力有所提升。
图4为本发明所提供的一种无线充电系统的双边LCC补偿网络调节系统结构示意图,如图4所示,本发明所提供的一种无线充电系统的双边LCC补偿网络调节系统,所述无线充电系统包括原边直流电压源,高频逆变器,原边补偿电路、原边发射线圈、副边接收线圈,副边补偿电路,整流器与负载以及控制器;所述双边LCC补偿网络调节系统包括:第一获取模块401、无线充电系统可反映输出性能的参量的变化率确定模块402、可调补偿元件确定模块403、实时耦合系数获取模块404、判断模块405、第一调节模块406和第二调节模块407。
第一获取模块401用于获取无线充电系统中补偿元件的额定参数值、额定工作频率以及原边发射线圈和副边接收线圈对准时的标准耦合系数;所述补偿元件包括原边补偿电感、原边串联补偿电容、原边并联补偿电容、副边补偿电感、副边串联补偿电容和副边并联补偿电容。
无线充电系统可反映输出性能的参量的变化率确定模块402用于根据所述补偿元件的参数值的变化确定所述无线充电系统可以反映输出性能的参量的变化率。所述无线充电系统可反映输出性能的参量包括输出功率、输出电压或传递函数的最大奇异值。
可调补偿元件确定模块403用于根据所述无线充电系统可反映输出性能的参量的变化率确定可调补偿元件;所述可调补偿元件为所述无线充电系统可反映输出性能的参量的变化率最大的补偿元件。
实时耦合系数获取模块404用于获取所述原边发射线圈和所述副边接收线圈的实时耦合系数。
判断模块405用于判断所述实时耦合系数是否小于耦合系数阈值。
第一调节模块406用于若所述实时耦合系数不小于耦合系数阈值,则调节所述无线充电系统的工作频率;所述工作频率的范围为81.38kHz-90kHz。
第二调节模块407用于若所述实时耦合系数小于耦合系数阈值,则同时调节所述无线充电系统的工作频率和所述可调补偿元件。
所述实时耦合系数获取模块404具体包括:第一获取单元和实时耦合系数确定单元。
第一获取单元用于获取所述原边直流电压源的输入电压和副边补偿电感的电流。
实时耦合系数确定单元用于根据所述实时输入电压和所述实时电流确定所述实时耦合系数。
所述第二调节模块407具体包括:副边补偿电感的电流标准值确定单元、可调补偿元件的参数值调节单元、副边补偿电感的电流值确定单元、第一保留单元和调节单元。
副边补偿电感的电流标准值确定单元用于根据所述额定工作频率确定副边补偿电感的电流标准值。
可调补偿元件的参数值调节单元用于当调节所述工作频率为89kHz时,调节所述可调补偿元件的参数值。
副边补偿电感的电流值确定单元用于根据调节后的可调补偿元件的参数值确定副边补偿电感的电流值。
第一保留单元用于将所述副边补偿电感的电流值处于设定波动范围内的参数值进行保留;所述设定波动范围为以所述标准电流为中心,以±10%的标准电流波动;
调节单元用于根据保留后的参数值进行调节。
所述第二调节模块具体包括:第二获取单元、开关时刻MOSFET的电流值确定单元和第二保留单元。
第二获取单元用于获取MOSFET寄生电容上的累积电荷在死区时间内释放完所需的最小电流值。
开关时刻MOSFET的电流值确定单元用于根据所述保留后的参数值确定高次谐波的开关时刻MOSFET的电流值。
第二保留单元用于将所述开关时刻MOSFET的电流值大于所述最小电流值的所述保留后的参数值进行二次保留。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种无线充电系统的双边LCC补偿网络调节方法,所述无线充电系统包括原边直流电压源,高频逆变器,原边补偿电路、原边发射线圈、副边接收线圈,副边补偿电路,整流器与负载以及控制器;其特征在于,所述双边LCC补偿网络调节方法包括:
获取无线充电系统中补偿元件的额定参数值、额定工作频率以及原边发射线圈和副边接收线圈对准时的标准耦合系数;所述补偿元件包括原边补偿电感、原边串联补偿电容、原边并联补偿电容、副边补偿电感、副边串联补偿电容和副边并联补偿电容;
根据所述补偿元件的参数值的变化确定所述无线充电系统可以反映输出性能的参量的变化率;所述无线充电系统可反映输出性能的参量包括输出功率、输出电压或传递函数的最大奇异值;
根据所述无线充电系统可反映输出性能的参量的变化率确定可调补偿元件;所述可调补偿元件为所述无线充电系统可反映输出性能的参量的变化率最大的补偿元件;
获取所述原边发射线圈和所述副边接收线圈的实时耦合系数;
判断所述实时耦合系数是否小于耦合系数阈值;
若所述实时耦合系数不小于耦合系数阈值,则调节所述无线充电系统的工作频率;所述工作频率的范围为81.38kHz-90kHz;
若所述实时耦合系数小于耦合系数阈值,则同时调节所述无线充电系统的工作频率和所述可调补偿元件。
2.根据权利要求1所述的一种无线充电系统的双边LCC补偿网络调节方法,其特征在于,所述获取所述原边发射线圈和所述副边接收线圈的实时耦合系数,具体包括:
获取所述原边直流电压源的输入电压和副边补偿电感的电流;
根据所述实时输入电压和所述实时电流确定所述实时耦合系数。
3.根据权利要求1所述的一种无线充电系统的双边LCC补偿网络调节方法,其特征在于,所述若所述实时耦合系数小于耦合系数阈值,则同时调节所述无线充电系统的工作频率和所述可调补偿元件,具体包括:
根据所述额定工作频率确定副边补偿电感的电流标准值;
当调节所述工作频率为89kHz时,调节所述可调补偿元件的参数值;
根据调节后的可调补偿元件的参数值确定副边补偿电感的电流值;
将所述副边补偿电感的电流值处于设定波动范围内的参数值进行保留;所述设定波动范围为以所述标准电流为中心,以±10%的标准电流波动;
根据保留后的参数值进行调节。
4.根据权利要求3所述的一种无线充电系统的双边LCC补偿网络调节方法,其特征在于,所述将所述副边补偿电感的电流值处于设定波动范围内的参数值进行保留,之后还包括:
获取MOSFET寄生电容上的累积电荷在死区时间内释放完所需的最小电流值;
根据所述保留后的参数值确定高次谐波的开关时刻MOSFET的电流值;
将所述开关时刻MOSFET的电流值大于所述最小电流值的所述保留后的参数值进行二次保留。
5.一种无线充电系统的双边LCC补偿网络调节系统,所述无线充电系统包括原边直流电压源,高频逆变器,原边补偿电路、原边发射线圈、副边接收线圈,副边补偿电路,整流器与负载以及控制器;其特征在于,所述双边LCC补偿网络调节系统包括:
第一获取模块,用于获取无线充电系统中补偿元件的额定参数值、额定工作频率以及原边发射线圈和副边接收线圈对准时的标准耦合系数;所述补偿元件包括原边补偿电感、原边串联补偿电容、原边并联补偿电容、副边补偿电感、副边串联补偿电容和副边并联补偿电容;
无线充电系统可反映输出性能的参量的变化率确定模块,用于根据所述补偿元件的参数值的变化确定所述无线充电系统可反映输出性能的参量的变化率;所述无线充电系统输出性能包括输出功率、输出电压或传递函数的最大奇异值;
可调补偿元件确定模块,用于根据所述无线充电系统可反映输出性能的参量的变化率确定可调补偿元件;所述可调补偿元件为所述无线充电系统可反映输出性能的参量的变化率最大的补偿元件;
实时耦合系数获取模块,用于获取所述原边发射线圈和所述副边接收线圈的实时耦合系数;
判断模块,用于判断所述实时耦合系数是否小于耦合系数阈值;
第一调节模块,用于若所述实时耦合系数不小于耦合系数阈值,则调节所述无线充电系统的工作频率;所述工作频率的范围为81.38kHz-90kHz;
第二调节模块,用于若所述实时耦合系数小于耦合系数阈值,则同时调节所述无线充电系统的工作频率和所述可调补偿元件。
6.根据权利要求5所述的一种无线充电系统的双边LCC补偿网络调节系统,其特征在于,所述实时耦合系数获取模块具体包括:
第一获取单元,用于获取所述原边直流电压源的输入电压和副边补偿电感的电流;
实时耦合系数确定单元,用于根据所述实时输入电压和所述实时电流确定所述实时耦合系数。
7.根据权利要求5所述的一种无线充电系统的双边LCC补偿网络调节系统,其特征在于,所述第二调节模块具体包括:
副边补偿电感的电流标准值确定单元,用于根据所述额定工作频率确定副边补偿电感的电流标准值;
可调补偿元件的参数值调节单元,用于当调节所述工作频率为89kHz时,调节所述可调补偿元件的参数值;
副边补偿电感的电流值确定单元,用于根据调节后的可调补偿元件的参数值确定副边补偿电感的电流值;
第一保留单元,用于将所述副边补偿电感的电流值处于设定波动范围内的参数值进行保留;所述设定波动范围为以所述标准电流为中心,以±10%的标准电流波动;
调节单元,用于根据保留后的参数值进行调节。
8.根据权利要求7所述的一种无线充电系统的双边LCC补偿网络调节系统,其特征在于,所述第二调节模块具体包括:
第二获取单元,用于获取MOSFET寄生电容上的累积电荷在死区时间内释放完所需的最小电流值;
开关时刻MOSFET的电流值确定单元,用于根据所述保留后的参数值确定高次谐波的开关时刻MOSFET的电流值;
第二保留单元,用于将所述开关时刻MOSFET的电流值大于所述最小电流值的所述保留后的参数值进行二次保留。
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