一种制造技术

本发明专利技术公开了一种

【技术实现步骤摘要】
一种LCL型双向无线电能传输系统的实时互感估计方法


[0001]本专利技术涉及一种
LCL
型双向无线电能传输系统的实时互感估计方法
。

技术介绍

[0002]双向无线电能传输
(Bidirectional Wireless Power Transfer,WPT)
系统利用磁场耦合方式来实现电能的非接触传输，以其电能传输适应性强
、
便捷灵活
、
安全美观等优点有效克服了传统接触供电方式存在的机械磨损及漏电等问题，目前已广泛应用于电动汽车充电
、
医疗电子设备充电以及消费电子设备等领域
。
[0003]双向感应电能传输系统有多种拓扑，其中
LCL
型拓扑因其出色的安全性，一直以来都是研究的热点
。
无线电能传输系统现有研究表明，无线充电系统原副线圈之间的互感，不可避免地会在应用过程中发生变化
,
不仅会直接影响系统的最大传输功率，而且会影响系统内部开关管的零电压导通
(ZVS)
，降低系统效率
。
因而互感识别问题是感应电能传输系统中不可忽略的关键问题
。
[0004]目前互感估计的方法以稳态的方法为主，稳态方法又可以大致分为两种，在基波频段附近的，以及利用高次谐波的
。
在基波频段的方法利用基波数据进行分析，由于基波易于测量且无需额外的数据处理过程，基波方法普遍精度较高且，但是基波估计方法由于工作频率偏移于谐振频率，往往不能在互感估计的同时传输能量；利用谐波的方法由于系统的工作频率仍是主电路谐振频率，可以利用单相全桥产生的固有谐波信息估计互感，通常可在能量传输的同时估计互感
。
[0005]谐波估计方法可以实现实时的互感估计，因而在实际应用中备受关注
。
但是目前的谐波估计方法也存在不少的问题，比如电流畸变较大，影响了系统的电能传输质量；或者测量数据过多，引入过多测量误差的同时还提高了电路成本，等等
。
[0006]因此，有必要设计一种
LCL
型双向无线电能传输系统的实时互感估计方法
。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种
LCL
型双向无线电能传输系统的实时互感估计方法，该
LCL
型双向无线电能传输系统的实时互感估计方法易于实现，且精度高
。
[0008]专利技术的技术解决方案如下：
[0009]一种
LCL
型双向无线电能传输系统的实时互感估计方法，互感值的估算值为
M
＝
kL
；
[0010]其中：
L
为
LCL
型双向无线电能传输系统的一次侧的电感值；
[0011]k
为耦合系数，由以下公式确定
[0012]ω0为基波角频率；
[0013]Zeq
为
LCL
型双向无线电能传输系统中一次侧电容
Cp
处的三次谐波等效阻抗，计算公式为：
[0014]V
13
为输入电压，
I
13
为输入电流；电流
I1为一次侧内流过耦合线圈的电流，电压
V1为一次侧耦合线圈的电压；
I
13
代表电流
I1的三次谐波分量，
V
13
代表电压
V1的三次谐波分量
。
[0015]要求
LCL
型双向无线电能传输系统的主电路一次侧参数与二次侧参数一致，一次侧和二次侧的电容值相等，一次侧和二次侧的电感值相等
。
[0016]有益效果：
[0017]本专利技术的立足于三次谐波分析，提出一种
LCL
型双向无线电能传输系统的实时互感估计方法，可以在能量传输的同时进行较高精度的互感估计，实时检测线圈的耦合情况
。
与现有的方法相比，本专利技术所提出的方法测量精度较高
、
所需测量量少
、
成本较低且易于实现
。(
系统在得到互感后可以实现更广范围的
ZVS
，实现高效率能量传输，也可在识别到电路异常情况下及时切断能量传输通道，提高系统的安全性
。
参数识别精度可达
99
％以上
。)
[0018]系统在得到互感后可以实现更广范围的
ZVS
，实现高效率能量传输，也可在识别到电路异常情况下及时切断能量传输通道，提高系统的安全性
。
参数识别精度可达
99
％以上
。
附图说明
[0019]图1为
LCL
型系统典型拓扑图；
[0020]图2为
LCL
型系统简化电路图；
[0021]图3为三次谐波电路等效电路图；
[0022]图4为输入阻抗幅值与耦合系数的关系示意图；
[0023]图5为互感估计方法实现示意图；
[0024]图6为仿真模型图；
[0025]图7为仿真波形图；
[0026]图8为互感估计精度曲线图
。
具体实施方式
[0027]以下将结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明：
[0028]实施例1：
[0029]LCL
型双向感应电能传输系统因其传输的稳定性与安全性等优点，一直备受关注
。
图1给出了
LCL
型
BWPT
系统的典型拓扑图
。
[0030]在双向无线电能传输系统中，一次侧与二次侧的结构几乎相同，在反向传输功率时原先的能量接收侧转换为能量输出侧
。
图中
E1和
E2是一次侧和二次侧的对应的直流电压源
。
在能量正向流动时，一次侧直流电压源
E1提供整个系统的电能输出，二次侧直流电压源
E2接收
E1所输出的电能；
S1
‑
S4
构成高频逆变电路，其交流测输出的交流电压为
V
p
，
S5
‑
S8
构成高频全控整流电路，其交流侧电压为
V
s
；一次侧线圈
L1、L
P
与谐振电容
C
P
构成一次侧的主电路，二次侧线圈
L2、L
s
和谐振电容
C
s
构成二次侧的主电路
。
[0031]由于双向系统一次侧与二次侧的
H
桥所使用的是全控开关管，其输出交流电压完全可控，可以用交流电压源来代替两侧
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
LCL
型双向无线电能传输系统的实时互感估计方法，其特征在于，互感值为
M
＝
kL
；其中：
L
为
LCL
型双向无线电能传输系统的一次侧的电感值；
k
为耦合系数，由以下公式确定
ω0为基波角频率；
Zeq
为
LCL
型双向无线电能传输系统中一次侧电容
Cp
处的三次谐波等效阻抗，计算公式为：
V
13
为输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹勇军，刘馨頔，王一军，张航，龚凯，刘鑫，
申请(专利权)人：长沙逸凯智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：