一種適應(yīng)寬負(fù)載范圍的無(wú)線充電線圈串聯(lián)補(bǔ)償設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種適應(yīng)寬負(fù)載范圍的無(wú)線充電線圈串聯(lián)補(bǔ)償設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟:一、設(shè)計(jì)無(wú)線充電線圈副邊補(bǔ)償電容與線圈副邊自感諧振補(bǔ)償；二、根據(jù)系統(tǒng)要求的線圈輸出功率確定原邊補(bǔ)償電容的最大值；三、根據(jù)系統(tǒng)允許的線圈副邊輸出電壓的最大值確定原邊補(bǔ)償電容的最小值。本發(fā)明的補(bǔ)償設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)單可行，相比于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，不需要增加額外的控制即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在輕載或空載時(shí)正常工作，只需適當(dāng)增大線圈原邊補(bǔ)償電容的容值即可。不增加系統(tǒng)的復(fù)雜程度，不增加成本，不影響線圈的效率。
【專利說(shuō)明】
-種適應(yīng)寬負(fù)載范圍的無(wú)線充電線圈串聯(lián)補(bǔ)償設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及無(wú)線充電線圈串聯(lián)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法，尤其設(shè)及一種適應(yīng)寬負(fù)載范圍 的無(wú)線充電線圈串聯(lián)補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 無(wú)線充電線圈串聯(lián)補(bǔ)償，通常包括實(shí)現(xiàn)磁禪合傳輸電能的線圈、線圈原邊和副邊 的補(bǔ)償電容。傳統(tǒng)的線圈串聯(lián)補(bǔ)償設(shè)計(jì)方法，都是在額定工作頻率點(diǎn)處，設(shè)計(jì)原邊自感與原 邊補(bǔ)償電容諧振，副邊自感與副邊補(bǔ)償電容諧振。運(yùn)種設(shè)計(jì)方法當(dāng)負(fù)載電阻阻值較大或者 系統(tǒng)空載時(shí)，線圈原邊產(chǎn)生很大的電流，線圈副邊產(chǎn)生很高的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，會(huì)造成線圈副邊 功率器件的損壞，因此系統(tǒng)輕載、空載工作受到了限制。一般的解決方案，如控制線圈副邊 輸出電壓恒定、控制線圈原邊電流恒定的方法，會(huì)增加系統(tǒng)的復(fù)雜程度，增加成本，甚至降 低系統(tǒng)效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種可W抑制輕載或空載時(shí)線圈副邊輸出電壓，使系統(tǒng)在輕 載或空載時(shí)仍能正常工作的線圈串聯(lián)補(bǔ)償設(shè)計(jì)方法。
[0004] 本發(fā)明的線圈串聯(lián)補(bǔ)償設(shè)計(jì)方法如下：串聯(lián)補(bǔ)償線圈功率發(fā)射端由高頻電源、補(bǔ) 償電容和線圈原邊串聯(lián)組成;功率接受端由線圈副邊、補(bǔ)償電容和負(fù)載串聯(lián)組成，其具體包 括下列步驟：
[0005] -、根據(jù)線圈副邊補(bǔ)償電容C2與副邊自感L2諧振補(bǔ)償確定副邊補(bǔ)償電容C2的值。
[0006] 二、根據(jù)無(wú)線充電線圈串聯(lián)補(bǔ)償?shù)刃щ娐?，忽略線圈寄生電阻的影響，在保證線圈 輸出功莖滿巧系統(tǒng)畢求的前輯下，可W得到原邊補(bǔ)償電容Cl的最大值表達(dá)式：
[0007]
[000引式中，Ui為線圈原邊輸入高頻電壓基波有效值，《為系統(tǒng)工作角頻率，1^1為線圈原 邊自感，Cl為原邊補(bǔ)償電容，P為系統(tǒng)要求線圈輸出的額定功率。
[0009] =、根據(jù)無(wú)線充電線圈串聯(lián)補(bǔ)償?shù)刃щ娐?，忽略線圈寄生電阻的影響，在保證線圈 副邊輸出最大電壓滿足系統(tǒng)要求的前提下，可W得到原邊補(bǔ)償電容Cl的最小值：
[0010]
[0011]式中，M為線圈的互感，Umax為系統(tǒng)允許的線圈副邊最大輸出電壓有效值。
[001 ^ 在打。1。含Cl含Clmax范圍內(nèi)，根據(jù)實(shí)際情況，選擇合適的原邊補(bǔ)償電容Cl值即可。
[0013]本發(fā)明的特點(diǎn)是:設(shè)計(jì)線圈副邊補(bǔ)償電容與線圈副邊自感諧振補(bǔ)償;設(shè)計(jì)線圈原 邊補(bǔ)償電容，使線圈原邊自感欠補(bǔ)償。
[0014] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是采用線圈原邊自感欠補(bǔ)償，線圈副邊自感完全補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計(jì)方法， 實(shí)現(xiàn)了對(duì)輕載或空載時(shí)線圈副邊輸出電壓的抑制，使系統(tǒng)在輕載或空載時(shí)仍能正常工作， 同時(shí)保證了線圈前級(jí)逆變器中功率器件的零電壓開(kāi)通。
[0015] 本發(fā)明的補(bǔ)償設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)單可行，相比于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，不需要增加額外的控 制即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在輕載或空載時(shí)正常工作，只需適當(dāng)增大線圈原邊補(bǔ)償電容的容值即可。 不增加系統(tǒng)的復(fù)雜程度，不增加成本，不影響線圈的效率。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1是無(wú)線充電線圈串聯(lián)補(bǔ)償?shù)刃щ娐贰?br>[0017] 圖視傳統(tǒng)串聯(lián)諧振補(bǔ)償與僅畐腳完全補(bǔ)償線圈輸出電壓對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 如圖1所示是采用本發(fā)明方法的線圈串聯(lián)補(bǔ)償?shù)刃щ娐?，它包括線圈原邊自感^， 副邊自感L2，原邊補(bǔ)償電容Cl，副邊補(bǔ)償電容C2。
[0019] 補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方法是:在確定了系統(tǒng)的工作角頻率CO、線圈的原邊自感^、副邊 自感L2、互感M后，由線圈副邊自感諧振補(bǔ)償可得副邊補(bǔ)償電容C2的取值為
[0020]
[0021] 根據(jù)無(wú)線充電線圈串聯(lián)補(bǔ)償?shù)刃щ娐罚雎跃€圈寄生電阻的影響，求得負(fù)載電阻 化變化時(shí)，線圈能夠輸出的最大功率為：
[0022]
[0023] 為保證能夠輸出所需功率，可得原邊補(bǔ)償電容Cl的最大值為
[0024]
[0025] 其中化為線圈原邊輸入高頻方波的基波有效值，P為系統(tǒng)要求線圈輸出的額定功 率。
[0026] 根據(jù)無(wú)線充電線圈串聯(lián)補(bǔ)償?shù)刃щ娐?，忽略線圈寄生電阻的影響，求得負(fù)載電阻 化變化時(shí)，線圈副邊最大輸出電壓為：
[0027]
[002引為保證系統(tǒng)空載時(shí)仍能正常工作，可得原邊補(bǔ)償電容Cl的最小值為
[0029]
[0030] 共讀圈副邊最大輸出電壓有效值。
[0031] 根據(jù)實(shí)際情況，在打min < Cl < Clmax范圍內(nèi)選取合適的Cl取值即可。
[0032] 本發(fā)明效果可W通過(guò)W下對(duì)比實(shí)驗(yàn)加 W說(shuō)明。
[0033] 實(shí)驗(yàn)所用線圈參數(shù)列于表1;實(shí)驗(yàn)條件列于表2。
[0034] 表1實(shí)驗(yàn)線圈參數(shù) [00351
[
[
[0038]負(fù)載電阻變化時(shí)，線圈輸出電壓有效值的實(shí)驗(yàn)和理論結(jié)果如圖2所示。從圖2中可 W看出，在一定誤差范圍內(nèi)，實(shí)驗(yàn)與理論計(jì)算結(jié)果相一致。負(fù)載電阻化增大到243 Q時(shí)，傳統(tǒng) 串聯(lián)諧振補(bǔ)償方式下的線圈副邊輸出電壓化理論上已經(jīng)超過(guò)600V;原邊部分補(bǔ)償，副邊完 全補(bǔ)償方式下的線圈副邊輸出電壓化為248V，可W看出，采用僅副邊完全諧振補(bǔ)償方式可 W有效的抑制輕載時(shí)線圈副邊的輸出電壓，使系統(tǒng)在輕載時(shí)仍能正常工作。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種適應(yīng)寬負(fù)載范圍的無(wú)線充電線圈串聯(lián)補(bǔ)償設(shè)計(jì)方法，其特征在于，串聯(lián)補(bǔ)償線 圈功率發(fā)射端由高頻電源、補(bǔ)償電容和線圈原邊串聯(lián)組成;功率接受端由線圈副邊、補(bǔ)償電 容和負(fù)載串聯(lián)組成，其設(shè)計(jì)方法包含以下步驟： 一、 根據(jù)線圈副邊補(bǔ)償電容C2與副邊自感L2諧振補(bǔ)償確定副邊補(bǔ)償電容C2的值； 二、 根據(jù)無(wú)線充電線圈串聯(lián)補(bǔ)償?shù)刃щ娐?，忽略線圈寄生電阻的影響，在保證線圈輸出 功率滿足系統(tǒng)要求的前提下，可以得到原邊補(bǔ)償電容&的最大值表達(dá)式：式中，山為線圈原邊輸入高頻電壓基波有效值，ω為系統(tǒng)工作角頻率，u為線圈原邊自 感，&為原邊補(bǔ)償電容，Ρ為系統(tǒng)要求線圈輸出的額定功率； 三、 根據(jù)無(wú)線充電線圈串聯(lián)補(bǔ)償?shù)刃щ娐罚雎跃€圈寄生電阻的影響，在保證線圈副邊 輸出最大電壓滿足系統(tǒng)要求的前提下，可以得到原邊補(bǔ)償電容&的最小值：式中，Μ為線圈的互感，Umax為系統(tǒng)允許的線圈副邊最大輸出電壓有效值。 在Clmin < & < Clmax范圍內(nèi)，根據(jù)實(shí)際情況，選擇合適的原邊補(bǔ)償電容&值即可。
【文檔編號(hào)】H02J50/12GK105827022SQ201610301440
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年5月7日
【發(fā)明人】崔鴻志, 陳敏
【申請(qǐng)人】浙江大學(xué)