The invention discloses a constant voltage and efficiency optimization control method for S/SP type wireless charging system, which belongs to the field of electric vehicle wireless charging. By adjusting the switching frequency of the inverter, the output voltage fluctuation caused by the reduction of coupling coefficient is avoided. By adjusting the switching frequency and on-off trigger angle of the switching transistor of the variable inductance circuit, the method avoids the large inductive reactive power caused by the reduction of load and coupling coefficient. Therefore, when the load and coupling coefficient change, the invention can realize constant output voltage, reduce the input inductive reactive power, realize soft switching (ZVS) of the inverter switch, and improve efficiency. Moreover, it can continuously adjust the switching frequency and output side resonance parameters, and has a wide range of effective coupling coefficients, which is more practical.
【技术实现步骤摘要】
S/SP型无线充电系统恒压及效率优化控制方法
本专利技术应用于无线充电领域,具体涉及一种S/SP型无线充电系统恒压及效率优化控制方法。技术背景近年来,随着电动汽车的发展,无线充电技术由于其安全性和便利性的优点,得到广泛关注。然而在无线充电的过程中,负载功率需求的变化和接收器的位移均会对系统性能产生一定的影响。因此众多学者提出了一系列补偿拓扑来提高系统性能,其中串联-串联(SS),串联-并联(SP)型补偿谐振拓扑结构简单较为常见。为实现恒压输出要求,人们对补偿拓扑进行深入研究,其中SS和SP型补偿拓扑以及在这两种拓扑基础上改进的S/SP补偿拓扑,均存在谐振频率点使得输出电压与负载无关。但是它们也具有共同的缺点:一方面,负载变化引起输入阻抗特性改变,使得效率降低;另一方面,耦合系数改变导致输出电压变化较大,效率也较低。文献“DesignandexperimentationofWPTchargerforelectriccitycar[J]”,BujaG,BertoluzzoM,MudeKN,《IEEETransactionsonIndustrialE1ectronics》,2015,62(12),7436-7447(“电动城市车用WPT充电器的设计与实验”,《IEEE学报-工业电子期刊》,2015年第62卷第12期7436~7447页)采用SS补偿拓扑,通过定频移相控制,可实现对输出电压的调节,但逆变器处于硬开通状态,导致效率较低。文献“AnalysisandControlofSeries/Series-ParallelCompensatedResonant ...
【技术保护点】
1.一种S/SP型无线充电系统恒压及效率优化控制方法,本方法涉及的无线充电系统的拓扑包括直流电压源、逆变器、补偿谐振电路、整流桥、滤波电路和负载;所述直流电压源母线总电压为Vdc;所述逆变器由四个开关管组成全桥结构,四个开关管分别记为T1、T2、T3和T4,其中T1和T2构成逆变器的超前桥臂,T3和T4构成逆变器的滞后桥臂;所述补偿谐振电路包括原边补偿谐振电路和副边补偿谐振电路,其中原边补偿谐振电路由原边串联补偿电容C1与发射线圈L1串联组成,副边补偿谐振电路由接收线圈L2与副边串联补偿电容C2组成的串联支路、副边并联补偿电容C3和可变电感电路相互并联构成,该可变电感电路由调谐电感L3和两个开关管S1、S2串联组成;所述滤波电路由滤波电感L和滤波电容C串联组成;所述直流电压源正极连接逆变器输入端正极,直流电压源负极连接逆变器输入端负极,逆变器输出端接补偿谐振电路输入侧,补偿谐振电路输出侧即可变电感电路两端连接整流桥输入端,整流桥输出接滤波电路,其中整流桥正输出端接滤波电感L,整流桥的负输出端接滤波电容C;负载电阻RL与滤波电容C并联;本控制方法包括对逆变器输出电压、发射线圈原边电流和负 ...
【技术特征摘要】
1.一种S/SP型无线充电系统恒压及效率优化控制方法,本方法涉及的无线充电系统的拓扑包括直流电压源、逆变器、补偿谐振电路、整流桥、滤波电路和负载;所述直流电压源母线总电压为Vdc;所述逆变器由四个开关管组成全桥结构,四个开关管分别记为T1、T2、T3和T4,其中T1和T2构成逆变器的超前桥臂,T3和T4构成逆变器的滞后桥臂;所述补偿谐振电路包括原边补偿谐振电路和副边补偿谐振电路,其中原边补偿谐振电路由原边串联补偿电容C1与发射线圈L1串联组成,副边补偿谐振电路由接收线圈L2与副边串联补偿电容C2组成的串联支路、副边并联补偿电容C3和可变电感电路相互并联构成,该可变电感电路由调谐电感L3和两个开关管S1、S2串联组成;所述滤波电路由滤波电感L和滤波电容C串联组成;所述直流电压源正极连接逆变器输入端正极,直流电压源负极连接逆变器输入端负极,逆变器输出端接补偿谐振电路输入侧,补偿谐振电路输出侧即可变电感电路两端连接整流桥输入端,整流桥输出接滤波电路,其中整流桥正输出端接滤波电感L,整流桥的负输出端接滤波电容C;负载电阻RL与滤波电容C并联;本控制方法包括对逆变器输出电压、发射线圈原边电流和负载输出电压的采样,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、采样逆变器输出电压Vab、发射线圈原边电流ip和负载输出电压Vout,采样时刻逆变器的开关频率记为f;步骤2、将步骤1得到的负载输出电压Vout与设定的参考电压Vref做差,并通过以下电压控制方程得到逆变器目标开关频率fr;其中,Kp1为电压控制比例控制系数,Ki1为电压控制积分控制系数,s为拉普拉斯复...
【专利技术属性】
技术研发人员:王付胜,郭娟娟,王文洋,
申请(专利权)人:合肥工业大学,
类型:发明
国别省市:安徽,34
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