[发明专利]一种S-LCC型感应式电能传输系统及其动态调谐方法

权利要求书

1.一种S-LCC型感应式电能传输系统，其特征在于，包括：逆变器模块、S-LCC型谐振器和频率跟踪调节模块，所述逆变器模块用于输出电流信号给所述S-LCC型谐振器的初级侧，所述S-LCC型谐振器的次级侧用于给负载提供电压，所述频率跟踪调节模块用于检测所述逆变器模块的输出电流，根据所述输出电流调节所述逆变器模块的工作频率，使得系统在过耦合条件下工作在系统高分叉频率的第一预设范围内；

所述S-LCC型谐振器包括发射器线圈、接收器线圈、发射器线圈的串联补偿电容(Cp)、所述接收器线圈的串联补偿电容（Cs）、所述接收器线圈的串联补偿电感（L₂）和所述接收器线圈的并联补偿电容（C₂）；

建立工作频率求解模型，确定高分叉频率，所述工作频率求解模型为：

其中，，且，，各个系数为

其中，是发射器线圈的自感，是接收器线圈的自感，L₂为所述接收器线圈的串联补偿电感，k为耦合系数，为谐振频率，Req为系统负载电阻，为工作频率。

2.如权利要求1所述的一种S-LCC型感应式电能传输系统，其特征在于，根据所述输出电流调节所述逆变器模块的工作频率时，还使得系统在欠耦合条件下工作在系统谐振频率的第二预设范围内。

3.如权利要求1所述的一种S-LCC型感应式电能传输系统，其特征在于，所述频率跟踪调节模块包括电流检测模块、过零比较模块、锁相环模块和驱动电路模块，所述电流检测模块用于检测所述逆变器模块的所述输出电流，所述过零比较模块用于根据所述输出电流生成与所述输出电流同频同相的方波信号，所述锁相环模块用于根据所述方波信号与所述锁相环模块的输出信号相位差来调整所述锁相环模块的输出信号频率，所述驱动电路模块用于根据所述锁相环模块的输出信号驱动所述S-LCC型谐振器。

4.如权利要求3所述的一种S-LCC型感应式电能传输系统，其特征在于，所述调整所述锁相环模块的输出信号频率包括步骤：

为所述S-LCC型谐振器初级侧输出阻抗角预设一个相位角度阈值区间，所述相位角度阈值区间满足使得系统工作在弱感性条件下；

若所述相位差小于所述相位角度阈值区间，则增加所述锁相环模块的输出信号频率；

若所述相位差大于所述相位角度阈值区间，则减小所述锁相环模块的输出信号频率。

5.如权利要求1所述的一种S-LCC型感应式电能传输系统，其特征在于，包括电压增益控制模块，所述电压增益控制模块用于检测系统负载的电压或电流信号，根据系统负载的电压或电流信号调节所述逆变器模块的输入电压。

6.如权利要求5所述的一种S-LCC型感应式电能传输系统，其特征在于，所述电压增益控制模块包括场效应晶体管、驱动电路、控制器和检测模块，所述场效应晶体管与所述逆变器模块的输入端串联，所述检测模块用于检测系统负载的电压或电流信号，所述控制器用于接收所述检测模块的检测信号并产生控制信号控制所述驱动电路，所述驱动电路根据所述控制器的控制信号生成PWM信号来控制所述场效应晶体管的开通与关断。

7.如权利要求1所述的一种S-LCC型感应式电能传输系统，其特征在于，所述S-LCC型谐振器包括发射器线圈、接收器线圈、发射器线圈的串联补偿电容(Cp)、所述接收器线圈的串联补偿电容（Cs）、所述接收器线圈的串联补偿电感（L₂）和所述接收器线圈的并联补偿电容（C₂）。

8.如权利要求7所述一种S-LCC型感应式电能传输系统，其特征在于，所述过耦合条件由发射器线圈电感、接收器线圈电感、接收器线圈的串联补偿电感、所述S-LCC型谐振器的谐振频率以及所述S-LCC型谐振器输出端的等效负载电阻确定。