[发明专利]基于双侧LC网络的ECPT系统及其参数设计方法

摘要

本发明提供了一种基于双侧LC网络的ECPT系统，在系统的发射端应用并联型LC网络，将全桥逆变电路的输出电压提升至耦合机构所需的高压值，在系统的接收端应用串联型LC网络，将输出阻值进行阻抗变换，达到在相同耦合机构激励电压条件下，系统的传输功率和效率更高，并在此基础上提出了该系统的参数设计方法；在相同的传输功率前提下，本发明与现有的高阶ECPT系统相比，系统的传输效率更高和参数敏感性更低。

主权项

1.一种基于双侧LC网络的ECPT系统的参数设计方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：构建一种基于双侧LC网络的ECPT系统，所述系统包括直流电源、全桥逆变电路、并联型LC网络、由两对耦合极板构成的电场耦合结构、串联型LC网络、整流滤波电路以及负载，其中，所述直流电源连接所述全桥逆变电路，为所述全桥逆变电路提供直流电，所述并联型LC网络由谐振电感L1与谐振电容C1构成，所述谐振电感L1的一端连接所述全桥逆变网络的第一输出端，所述谐振电感L1的另一端通过所述谐振电容C1连接所述全桥逆变网络的第二输出端，在所述谐振电容C1的两端各自连接有一块发射极板，所述串联型LC网络由谐振电感L2与谐振电容C2构成，在所述谐振电容C2的两端各自连接有一块接收极板，发射极板与接收极板一一对应耦合实现能量无线传输，所述谐振电容C2的一端通过所述谐振电感L2连接所述整流滤波电路的第一输入端，所述谐振电容C2的另一端连接所述整流滤波电路的第二输入端，在所述整流滤波电路的两个输出端之间连接所述负载，设定负载阻值RL、输出功率Pout、系统运行频率f以及耦合机构等效电容Cs；S2：计算所述串联型LC网络的效率η2；S3：判断η2是否大于设定的效率阈值，如果是，则进入步骤S5，否则，进入步骤S4；S4：在所述整流滤波电路后配置有源阻抗变换电路以调节等效输出负载Re，随后跳转至步骤S2；S5：计算阻值增益Gr；S6：计算串联型LC网络的谐振电容C2和谐振电感L2；S7：由所述全桥逆变电路中MOSFET管的极限漏源电压、谐振电感L₁的上限电感值及并联型LC网络输入电流的全谐波畸变率共同确定电压增益G_V，式中，m代表谐波的阶数，n取值大于7即可包括谐波中90％以上的能量；S8：计算并联型LC网络的谐振电容C1和谐振电感L1；S9：计算直流电压输入Udc；S10：确定最终系统参数。