一种实现IPT系统最大效率传输的控制方法

技术领域

本发明属于无线充电领域，涉及无线充电补偿网络结构问题。

背景技术

无线充电技术因其便捷性，可靠性，安全性被广泛使用于便携式移动设备，医疗设备和电动汽车等领域。作为现阶段最常见的感应电能传输(IPT)基于近磁场耦合，并且将能量从发射端传输到接收端，除了需要优化整流器，逆变器和电路线路之外，两侧的补偿电路的设计也是十分重要的。因为补偿结构具有调节谐振频率，使电源的伏安额定值最小化，提高耦合和电力传输效率。

最大效率传输是当负载为最优负载时，系统的传输效率达到最大。

发明内容

本发明的目的是：通过对无线充电网络初级侧和次级侧补偿结构的设计，在充电负载变化的情况下实现系统的最大效率传输。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种实现IPT系统最大效率传输的控制方法包括以下步骤：

步骤1.设计双边LC-CCM补偿结构；

步骤2.计算得到网络的谐振条件，次级侧的等效阻抗以及次级侧到初级侧的反射阻抗；

步骤3.计算得到初级侧网络的等效阻抗；

步骤4.选取合适的补偿网络参数以及设定最优负载，最终实现系统最大效率传输；

本发明的有益效果是：在充电负载变化的情况下(偏离最优负载)，调节次级侧补偿网络电容阵列的参数使得次级侧等效阻抗不变，同时调节输入电压，保证系统始终为最大效率传输。

附图说明

图1为本发明所述IPT系统双边LC-CCM补偿的无线电能传输谐振变换器拓扑图；

图2为带有补偿网络的初级侧拓扑图；

图3为初级侧网络的等效图；

图4为带有补偿网络的次级侧拓扑图；

图5为双边LC-CCM补偿的无线电能传输系统等效图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细说明，具体实施方式如下：

由于初级侧和次级侧补偿网络的对称性，根据图2得到系统谐振条件：

根据图2得到初级侧网络的等效阻抗：

同理，得到次级侧网络的等效阻抗：

其中反射阻抗公式：

由图5，忽略电容和电感的ESR(等效串联电阻)得到关于输出电流的公式：

系统的效率公式：

系统的效率对R

通过上式得到最优负载R

通过选择合适的电路参数使系统谐振，并且负载设定为最优负载R

当充电负载电阻发生变化，定义负载的电阻变化为r＝R

为了表述方便，定义

在充电负载发生变化后调节次级侧电容阵列保持次级侧等效阻抗Z

为了保证系统恒流输出：当负载发生变化调节次级侧电容阵列后，

在保证充电系统为恒流充电的情况下：当充电负载发生变化，调节次级侧电容阵列使得次级侧等效阻抗Z