【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线电能传输的，特别涉及一种强抗偏移无线电能传输系统的参数设计方法。
技术介绍
1、无线充电是电动汽车的重要充电技术之一，无线充电技术基于无线电能传输原理实现，无线电能传输根据传输功率形式分为电磁辐射、电场耦合和磁场耦合三类，磁场耦合技术具有传输距离适中、传输效率高和安全性好等优势，是当前研究和应用最为广泛的无线电能传输技术，该技术通过发射线圈和接收线圈的耦合机构实现无接触能量传输，将能量从发射端传输至接收端，在理想情况下，发射线圈和接收线圈需仅处于垂直对齐状态，没有横向或纵向偏移，才能实现高效能量传输，然而在实际应用中，由于车辆停放位置的变化，耦合机构必然出现偏移，此偏移会显著降低耦合系数（反映发射线圈与接收线圈耦合松紧程度的参数），从而影响系统的额定输出特性并降低系统效率。因此，研究无线电能传输系统的抗偏移性能具有重要意义。
2、当前，调整耦合机构是一种简单且有效提升系统抗偏移性能的方法，能够在不引入复杂控制和不降低系统效率的情况下，实现在较大范围内的稳定输出。通过调整耦合机构实现强抗偏移技术中，电路拓扑通常采用混合拓扑，混合拓扑常采用两种输出特性随耦合系数减小，变化趋势不同的拓扑组成，如混合拓扑可以由s-lcc与lcc-s拓扑组成，也可以由s-s和lcc-lcc拓扑组成，从而平缓输出功率受耦合机构偏移的影响，s-s和s-lcc拓扑的输出功率随着耦合系数的减小而增大，即偏移越大输出功率越大；而lcc-s和lcc-lcc拓扑的输出功率随着耦合系数的减小而减小，即偏移越大输出功率越小。在混合拓扑的系统中
3、现有的解耦线圈包括：单极型线圈和双极型线圈、相互垂直的双极性线圈、单极型线圈和田字型线圈。然而，单极型线圈和双极型线圈组成的耦合机构仅能在x轴和z轴二维平面的解耦，若存在y轴偏移，会导致线圈出现明显的磁耦合，从而无法实现三维平面的解耦；相互垂直的双极性线圈以及单极型线圈和田字型线圈组成耦合机构虽然能够实现x轴、y轴和z轴的三维平面解耦，但线圈绕制复杂，同时偏移量有待提升。
4、因此，如何设计兼具多维平面解耦和多维抗偏移恒压输出特性的无线电能传输系统，是极其重要的待解决的技术问题。
技术实现思路
1、为解决现有无线电能传输系统无法兼具多维平面解耦和多维抗偏移恒压输出特性，导致抗偏移性能弱的问题，本专利技术提出一种强抗偏移无线电能传输系统的参数设计方法，保证无线电能传输系统兼具多维平面解耦和多维抗偏移恒压输出特性，提高无线电能传输系统的抗偏移性能。
2、为了达到上述技术效果，本专利技术的技术方案如下：
3、一种强抗偏移无线电能传输系统的参数设计方法包括以下步骤：
4、s1、对强抗偏移无线电能传输系统进行处理，得到所述强抗偏移无线电能传输系统的双补偿网络等效电路；
5、s2、计算双补偿网络等效电路的发射端的输入电流与输入电压之间的第一关系和双补偿网络等效电路的接收端的等效电阻；
6、s3、基于所述第一关系和所述等效电阻，计算双补偿网络等效电路的接收端的总输出电压；
7、s4、计算所述总输出电压与所述强抗偏移无线电能传输系统的直流输出电压之间的第二关系；
8、s5、基于所述输入电压、所述总输出电压和所述第二关系，计算系统电压增益；
9、s6、对所述系统电压增益进行多方向最佳的抗偏移特性优化求解，得到系统电压增益波动率的最小值对应的抗偏移参数。
10、优选地，所述强抗偏移无线电能传输系统包括：输入直流电源、逆变电路、发射端补偿网络，解耦十字线圈，接收端补偿网络和整流供电电路，所述发射端补偿网络包括lcc-s拓扑发射端补偿网络和s-lcc拓扑发射端补偿网络，所述接收端补偿网络包括lcc-s拓扑接收端补偿网络和s-lcc拓扑接收端补偿网络；
11、所述输入直流电源连接所述逆变电路，所述逆变电路通过并联的lcc-s拓扑发射端补偿网络和s-lcc拓扑发射端补偿网络连接所述解耦十字线圈，所述解耦十字线圈通过串联的lcc-s拓扑接收端补偿网络和s-lcc拓扑接收端补偿网络连接所述整流供电电路，所述整流供电电路用于为负载提供恒压直流输出。
12、优选地，所述逆变电路包括第一开关管q1、第二开关管q2、第三开关管q3和第四开关管q4，所述输入直流电源的正极分别与第一开关管q1和第二开关管q2连接，输入直流电源的负极分别与第三开关管q3和第四开关管q4连接，第一开关管q1与第三开关管q3连接，第二开关管q2与第四开关管q4连接；
13、所述lcc-s拓扑发射端补偿网络包括第一补偿电感 l0、第一补偿电容 c0和第二补偿电容 c1，第一补偿电感 l0的一端连接逆变电路的输出端，第一补偿电感 l0的另一端分别连接第一补偿电容 c0和第二补偿电容 c1；
14、所述解耦十字线圈包括lcc-s拓扑发射线圈 l1、lcc-s拓扑接收线圈 l2、s-lcc拓扑发射线圈 l3和s-lcc拓扑接收线圈 l4，所述lcc-s拓扑发射线圈 l1、lcc-s拓扑接收线圈 l2、s-lcc拓扑发射线圈 l3和s-lcc拓扑接收线圈 l4均为十字螺线管或对角十字螺线管，lcc-s拓扑发射线圈 l1和lcc-s拓扑接收线圈 l2的互感为，s-lcc拓扑发射线圈 l3和s-lcc拓扑接收线圈 l4的互感为，lcc-s拓扑发射线圈 l1的一端连接第二补偿电容 c1，lcc-s拓扑发射线圈 l1的另一端与第一补偿电容 c0共同连接后接入逆变电路的输入端；
15、所述s-lcc拓扑发射端补偿网络包括第三补偿电容c3，第三补偿电容c3的一端连接逆变电路的输出端，第三补偿电容c3的另一端连接s-lcc拓扑发射线圈 l3的一端，s-lcc拓扑发射线圈 l3的另一端接入逆变电路的输入端；
16、所述lcc-s拓扑接收端补偿网络包括第四补偿电容c2，lcc-s本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种强抗偏移无线电能传输系统的参数设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的强抗偏移无线电能传输系统的参数设计方法，其特征在于，所述强抗偏移无线电能传输系统包括：输入直流电源、逆变电路、发射端补偿网络，解耦十字线圈，接收端补偿网络和整流供电电路，所述发射端补偿网络包括LCC-S拓扑发射端补偿网络和S-LCC拓扑发射端补偿网络，所述接收端补偿网络包括LCC-S拓扑接收端补偿网络和S-LCC拓扑接收端补偿网络；
3.根据权利要求2所述的强抗偏移无线电能传输系统的参数设计方法，其特征在于，所述逆变电路包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4，所述输入直流电源的正极分别与第一开关管Q1和第二开关管Q2连接，输入直流电源的负极分别与第三开关管Q3和第四开关管Q4连接，第一开关管Q1与第三开关管Q3连接，第二开关管Q2与第四开关管Q4连接；
4.根据权利要求3所述的强抗偏移无线电能传输系统的参数设计方法，其特征在于，若所述LCC-S拓扑发射线圈L1、LCC-S拓扑接收线圈L2、S-LCC拓扑发射线圈L3和S
5.根据权利要求3或4所述的强抗偏移无线电能传输系统的参数设计方法，其特征在于，S1所述对强抗偏移无线电能传输系统进行处理，包括：
6.根据权利要求5所述的强抗偏移无线电能传输系统的参数设计方法，其特征在于，将所述第一原边电路和所述第二原边电路作为所述双补偿网络等效电路的发射端，将所述第一副边电路和所述第二副边电路作为所述双补偿网络等效电路的接收端，S2所述计算双补偿网络等效电路的发射端的输入电流与输入电压之间的第一关系如下：
7.根据权利要求6所述的强抗偏移无线电能传输系统的参数设计方法，其特征在于，S3所述计算双补偿网络等效电路的接收端的总输出电压包括：
8.根据权利要求7所述的强抗偏移无线电能传输系统的参数设计方法，其特征在于，S4所述计算所述总输出电压与所述强抗偏移无线电能传输系统的直流输出电压之间的第二关系的表达式如下：
9.根据权利要求8所述的强抗偏移无线电能传输系统的参数设计方法，其特征在于，S5所述计算系统电压增益包括：
10.根据权利要求9所述的强抗偏移无线电能传输系统的参数设计方法，其特征在于，S6所述对所述系统电压增益进行多方向最佳的抗偏移特性优化求解，具体包括：通过对第一补偿电感L0和第二补偿电感L5从取值范围进行遍历，在满足所述系统电压增益波动率的最小值条件下，得到多方向抗偏移量之和最多的一组第一补偿电感L0和第二补偿电感L5的取值，将当前第一补偿电感L0和第二补偿电感L5的取值记为系统电压增益波动率的最小值对应的抗偏移参数。
...【技术特征摘要】
1.一种强抗偏移无线电能传输系统的参数设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的强抗偏移无线电能传输系统的参数设计方法，其特征在于，所述强抗偏移无线电能传输系统包括：输入直流电源、逆变电路、发射端补偿网络，解耦十字线圈，接收端补偿网络和整流供电电路，所述发射端补偿网络包括lcc-s拓扑发射端补偿网络和s-lcc拓扑发射端补偿网络，所述接收端补偿网络包括lcc-s拓扑接收端补偿网络和s-lcc拓扑接收端补偿网络；
3.根据权利要求2所述的强抗偏移无线电能传输系统的参数设计方法，其特征在于，所述逆变电路包括第一开关管q1、第二开关管q2、第三开关管q3和第四开关管q4，所述输入直流电源的正极分别与第一开关管q1和第二开关管q2连接，输入直流电源的负极分别与第三开关管q3和第四开关管q4连接，第一开关管q1与第三开关管q3连接，第二开关管q2与第四开关管q4连接；
4.根据权利要求3所述的强抗偏移无线电能传输系统的参数设计方法，其特征在于，若所述lcc-s拓扑发射线圈l1、lcc-s拓扑接收线圈l2、s-lcc拓扑发射线圈l3和s-lcc拓扑接收线圈l4均为十字螺线管，所述十字螺线管包括相互垂直的第一扁平螺线管和第二扁平螺线管，所述十字螺线管采用正十字绕制方式，其中绕线方向为y轴方向的第一扁平螺线管线圈为，绕线方向为x轴方向的第二扁平螺线管线圈为，第一扁平螺线管线圈与第二扁平螺线管线圈为的互感为流经第一扁平螺线管线圈的电流在第二扁平螺线管线圈为回路中激发的总磁通量与电流的比值，互感的计算表达式为：，其中总磁通量，为第一扁平螺线管线圈的磁感应强度，为第二扁平螺线管...
【专利技术属性】
技术研发人员：李志忠，张远东，邓舒倍，贾宸炀，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：
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