一种利用可变电感拓展SS结构WPT系统的软开关范围的方法技术方案

本发明专利技术公开了一种采用可变电感实现串联谐振型(Series‑series,SS)无线供电(WirelessPower Transfer,WPT)系统逆变器软开关的方法，属于无线充电技术领域。解决了现有技术中，当SS型WPT系统采用移相控制技术实现宽负载范围、宽耦合系数恒压供电时，逆变器开关损耗大、软开关状态实现困难导致等问题。本发明专利技术包括如下步骤：a.建立基于可变电感的WPT系统基波等效模型及可变电感等效模型；b.分析逆变器软开关实现条件；c.设计可变电感；d.设计实现恒压输出与逆变器软开关的控制策略。该方法有效地扩大了逆变器软开关的实现范围，使系统始终工作在高效率状态下，控制简单，可实现系统工作状态的连续快速调节，具有良好的动态性能。

A method of expanding soft switch range of WPT system with SS structure by using variable inductor

【技术实现步骤摘要】
一种利用可变电感拓展SS结构WPT系统的软开关范围的方法
本专利技术涉及无线充电
，具体涉及一种利用可变电感(VariableInductance,VI)实现串联谐振(Series-series,SS)型无线供电(WirelessPowerTransfer,WPT)系统逆变器软开关的方法，该方法控制简单，同时有效地扩大了逆变器软开关的实现范围，使系统始终工作在高效率状态下。
技术介绍
无线电能传输(WirelessPowerTransfer，WPT)技术借助空间中的能量载体(如电场、磁场、微波、电磁波等)，将电能由电源侧传递到负载侧。其中，感应式WPT技术作为一种安全、可靠的非接触式供电技术，可解决传统有线电能传输设备的诸多缺陷，避免了传统拔插系统存在的接触火花，漏电等安全问题，并使人类应用电能的方式更加灵活。目前，该技术已被广泛应用于人体植入医疗设备，感应式加热器，电动车以及手机等移动设备的无线充电平台。感应式WPT系统包括能量发射端和能量接收端两部分：发射端包括高频逆变器、发射端谐振补偿网络和发射线圈，高频逆变器将直流电变为高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用可变电感拓展SS结构WPT系统的软开关范围的方法，其特征在于，包括如下步骤：/na.建立基于可变电感的WPT系统基波等效模型及可变电感等效模型；/nb.分析逆变器在宽负载范围和宽互感范围情况下的软开关实现条件；/nc.设计可变电感；/nd.设计实现恒压输出与逆变器软开关的逆变器控制策略与可变电感控制策略。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用可变电感拓展SS结构WPT系统的软开关范围的方法，其特征在于，包括如下步骤：
a.建立基于可变电感的WPT系统基波等效模型及可变电感等效模型；
b.分析逆变器在宽负载范围和宽互感范围情况下的软开关实现条件；
c.设计可变电感；
d.设计实现恒压输出与逆变器软开关的逆变器控制策略与可变电感控制策略。


2.根据权利要求1所述的一种利用可变电感拓展SS结构WPT系统的软开关范围的方法，其特征在于，所述WPT系统包括发射端和接收端，所述发射端包括直流输入电源，其直流输入电压为Vdc，所述直流输入电源电连接有全桥逆变器，全桥逆变器包含四个MOS管S1、S2、S3和S4，vgs1-vgs4分别对应其门极信号，所述全桥逆变器电连接有发射线圈LP，所述发射线圈串联有可变电感L，发射线圈LP与接收端的接收线圈LS磁耦合，其互感为M，所述接收端还包括与接收线圈电连接的整流器，所述整流器与负载电阻RL电连接，发射线圈LP串联谐振电容CP，接收线圈串联谐振电容Cs，发射线圈与接收线圈的分别为寄生电阻RP和寄生电阻Rs。


3.根据权利要求1所述的一种利用可变电感拓展SS结构WPT系统的软开关范围的方法，其特征在于，所述步骤a中等效模型建立的步骤如下：
步骤1.根据系统负载RL，计算整流器交流输入侧等效负载Req：



步骤2.计算系统的输出电压Vout和输出端逆变器的等效阻抗Zin：



步骤3.在系统输入电压Vdc和负载电阻RL不变的情况下，计算逆变器输出端阻抗角β和逆变器移相角α：

...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，刘顺攀，杨祥锟，朱箫，麦瑞坤，何正友，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51