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专利号: 202010156726X
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

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;

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寄生电阻分别为RP和Rs;

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和逆变器输出端的等效阻抗Zin:其中 为逆变器输出电压相量的基波分量,为逆变器输出电流相量;ω为系统的角频率;

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:

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;

所述步骤b中分析条件如下:

为保证逆变器软开关实现,逆变器输出端阻抗角β须满足:其中,θ为S4门极信号vgs4与逆变器输出电流ip的相位差;

c.设计可变电感;

所述步骤c中设计方法步骤如下:步骤(1).将步骤a中计算得到的输入阻抗角β和导通角α代入步骤b中可以计算得到恒压输出条件下实现逆变器软开关的最小可变电感的等效电感值:步骤(2).通过辅助线性电流源电路向辅助绕组注入直流电流,控制该电流大小,实现对绕组电感的持续调节,可变电感为“E”形铁形状组合成的闭合线圈,可变电感由主绕组和辅助绕组两部分组成,主绕组位于“E”形铁的中间支柱上,辅助绕组位于与中间铁芯平行的两侧支柱上,两侧的辅助绕组匝数相同、串联连接且极性相反;

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,所述步骤d中实现恒压输出和逆变器软开关的逆变器控制策略与可变电感控制策略步骤如下:

步骤1.采集系统直流输出电压Vdc,通过射频通讯发送至发射端的PI控制器,用于调节逆变器的移相角;

步骤2.采用过零检测获得逆变器输出电流ip的相位,通过相位比较电路获得S4门极信号vgs4与逆变器输出电流ip的相位差θ;

步骤3.通过PI控制器控制可变电感辅助绕组的直流电流,以调节可变电感的等效电感,实现相位差θ对参考相角δ的追踪。