[发明专利]无线充电系统中MOSFET的关断电流确定方法及系统

说明书

本发明公开了一种无线充电系统中MOSFET的关断电流确定方法及系统。所述方法，包括：确定无线充电系统中复合补偿网络拓扑结构的电压负载参数；确定复合补偿网络拓扑结构的阻抗参数、电容参数和高频逆变器的阻抗角；由阻抗参数、电容参数和阻抗角计算高频逆变器输出电流的基波；由高频逆变器输出电流的基波确定关断电流，得到第一关断电流；确定考虑高阶谐波时无线充电系统的输入阻抗；由电压负载参数和考虑高阶谐波时无线充电系统的输入阻抗计算关断电流，得到第二关断电流；由第一关断电流和第二关断电流确定无线充电系统中MOSFET的关断电流。本发明能在降低计算复杂度的同时精确的确定关断电流。

技术领域

本发明涉及关断电流计算领域，特别是涉及一种无线充电系统中MOSFET的关断电流确定方法及系统。

背景技术

无线充电技术采用谐振的近场耦合原理实现了电能的无线传输。相比于传统的有线充电方式，无线充电技术克服了接触式火花、恶劣环境充电限制等不利因素，具有安全可靠、灵活性高等优点，在电动汽车充电、水下自主航行器等领域得到了广泛的研究。一般的，应用于无线充电系统的高频逆变器具有较高的开关频率，比如根据SAE2017的标准，电动汽车无线充电系统的谐振频率被定为85kHz，这种开关频率通常采用MOSFET开关管才能实现。

为了提高传输效率，在无线充电系统设计中，MOSFET通常运行在软开关状态，但此时的MOSFET是软开通、硬关断的，而硬关断时的电流会影响MOSFET的开关损耗，此时就需要对应用于无线充电系统的MOSFET的关断电流进行精确的求解。目前，无线充电系统中MOSFET的关断电流的求解方法有以下几种：(1)首先求出考虑逆变器输出基波时的电路模型，然后针对高阶谐波对逆变器输出电流的影响，采用分阶段考虑高阶谐波的方法求出了一个开关周期内逆变器输出电流的闭式时域模型，但是其关断电流的求解需要计算机进行大量迭代计算，计算的复杂度高。(2)针对LCC补偿的无线充电系统，通过分析考虑基波的数学模型基础上求出高频逆变器开关时刻的电流瞬时值，实现了高频逆变器的零电流关断，但其求解公式的正确性缺乏进一步的验证。因此，目前的求解方法存在计算复杂度高、关断电流求解误差大的问题。

发明内容

基于此，本发明实施例提供一种无线充电系统中MOSFET的关断电流确定方法及系统，考虑基波和高阶谐波对MOSFET关断电流的影响，可以在降低计算复杂度的同时精确的确定关断电流。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

无线充电系统中MOSFET的关断电流确定方法，包括：

确定无线充电系统中复合补偿网络拓扑结构的电压负载参数；所述电压负载参数包括高频逆变器输出的方波电压、所述方波电压的基波电压的有效值和负载折算到整流器输入侧的等效负载值；

确定所述复合补偿网络拓扑结构的阻抗参数、电容参数和所述高频逆变器的阻抗角；所述阻抗参数包括副边侧的阻抗、原边侧补偿电感和串联补偿电容输入侧的阻抗以及副边侧折算到原边侧的反射阻抗；所述电容参数包括所述原边侧补偿电感和串联补偿电容中的电容值、原边串联补偿电容的电容值以及副边串联补偿电容的电容值；

由所述阻抗参数、所述电容参数和所述阻抗角计算所述高频逆变器输出电流的基波；

由所述高频逆变器输出电流的基波确定关断电流，得到第一关断电流；

确定考虑高阶谐波时所述无线充电系统的输入阻抗；

由所述电压负载参数和所述考虑高阶谐波时所述无线充电系统的输入阻抗计算关断电流，得到第二关断电流；

由所述第一关断电流和所述第二关断电流确定所述无线充电系统中MOSFET的关断电流。

可选的，所述电压负载参数的计算公式为：