[发明专利]一种容性无线电能传输系统高阶补偿网络的合成方法

权利要求书

1.一种容性无线电能传输系统高阶补偿网络的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将容性无线电能传输系统分解为DC电源、逆变器、原边补偿网络、容性耦合器、副边补偿网络、整流器和负载，获得容性耦合器的六电容模型，将六电容模型转换成感应电流源模型或者将六电容模型转换成感应电压源模型；

步骤2、利用感应电压源模型进一步将容性无线电能传输系统分解成原边谐振网络、感应电压源以及副边谐振网络；将原边谐振网络与感应电压源的原边等效串联电容进一步定义为原边网络，副边谐振网络与感应电压源的副边等效串联电容进一步定义为副边网络，则原边网络与副边网络的电路结构相同；

或者利用感应电流源模型进一步将容性无线电能传输系统分解成原边谐振网络、感应电流源以及副边谐振网络；将原边谐振网络与感应电流源的原边等效并联电容进一步定义为原边网络，副边谐振网络与感应电流源的副边等效并联电容进一步定义为副边网络，则原边网络与副边网络的电路结构相同；

步骤3、合成原边网络电路模型或副边网络电路模型：

对于N阶补偿网络，N≥2：采用感应电压源的原边网络电路模型或副边网络电路模型由N-1个等效电容和/或等效电感串/并联形成的串/并联电路及原边等效串联电容或副边等效串联电容组成，串/并联电路与原边等效串联电容或副边等效串联电容相连；采用感应电流源的原边网络电路模型或副边网络电路模型由N-1个等效电容和/或等效电感串/并联形成的串/并联电路及原边等效并联电容或副边等效并联电容组成，串/并联电路与原边等效并联电容或副边等效并联电容相连；则获得多个原边网络电路模型或副边网络电路模型；

步骤4、设步骤3得到的所有原边网络电路模型或副边网络电路模型的输入端电压、电流分别为V₁、I₁，输出端电压、电流为V₂、I₂，利用参数A、B、C、D对所有原边网络电路模型或副边网络电路模型进行筛选，从中筛选出所有可以满足负载无关性输出和反射阻抗纯阻性的原边网络电路模型或副边网络电路模型，其中，参数A、B、C、D的表达形式如下式(1)所示：

式(1)中，

基于上式(1)得到以下结论：

参数A和参数B建立起输出端电压V₂与输入端电压V₁、输入端电流I₁的关系，即有V₂＝A×V₁+B×I₁：当B＝0并且A≠0时，输出端电压V₂由输入端电压V₁单独决定，即电压到电压转化模式且转换比G_vv＝A；当A＝0且B≠0时，输出端电压V₂单独取决于输入端电流I₁，即实现电流到电压的模式，其转换比G_iv＝B；

参数C和参数D建立起输出端电流I₂与输入端电压V₁、输入端电流I₁的关系，即有I₂＝C×V₁+D×I₁：当D＝0且C≠0时，输出端电流I₂由输入端电压V₁单独决定，即电压到电流转化模式，且转换比G_vi＝C；当C＝0且D≠0时，输出端电流I₂由输入端电流I₁单独决定，即电流到电流转化模式，且转换比G_ii＝D。

步骤5、基于筛选出的原边网络电路模型或副边网络电路模型构建容性无线电能传输系统，并且有：当感应电压源模型中的原边等效串联电容以及副边等效串联电容的容值不随容性无线电能传输系统耦合情况的变化而变化时，可满足负载无关性谐振；当感应电流源模型中的原边等效并联电容以及副边等效并联电容的容值不随容性无线电能传输系统耦合情况的变化而变化时，可满足负载无关性谐振。

2.如权利要求1所述的一种容性无线电能传输系统高阶补偿网络的合成方法，其特征在于，步骤1中，依据下式(1)将六电容模型转换成感应电流源模型或者依据下式(2)将六电容模型转换成感应电压源模型：

式(1)及式(2)中，C_ab、C_cd、C_ac、C_ad、C_bc、C_bd为六电容模型中六个等效电容的容值，C_p1、C_p2为感应电流源模型中原边等效并联电容以及副边等效并联电容的容值，C_pm为电流源模型原副边耦合电容，C_tx、C_rx为感应电压源模型中原边等效串联电容以及副边等效串联电容的容值，C_m为电压源模型原副边耦合电容。