[发明专利]一种基于可切换LCL电路的无线电能传输系统效率优化方法

权利要求书

1.一种基于可切换LCL电路的无线电能传输系统效率优化方法，所述无线电能传输系统包括有发射端和接收端；其特征在于，包括以下步骤：

在所述发射端设置高频逆变器，通过所述高频逆变器将直流输入电压变换为高频交流电压；并在谐振状态下将所述高频交流电压作为等效电压源为所述接收端供电；

将所述等效电压源作为所述接收端中整流桥的输入，通过所述整流桥输出对应的整流桥输出电压、整流桥输出电流；

根据所述整流桥输出电压、整流桥输出电流计算所述无线电能传输系统负载电阻；

闭合所述接收端中的一个控制开关，断开其余的控制开关；配置LCL阻抗变换网络电路的网络参数，调节所述无线电能传输系统负载电阻，使调节后的所述无线电能传输系统负载电阻等于所述无线电能传输系统效率最高时的负载值；

确定所述无线电能传输系统效率最高时最优负载值的表达式，有：

其中，R_Lopt为所述无线电能传输系统效率最高时的系统负载电阻；

R_T为发射线圈内阻；

R_R为接收线圈内阻；

ω为所述无线电能传输系统的工作角频率；

M为发射线圈与接收线圈之间的互感。

2.根据权利要求1所述的基于可切换LCL电路的无线电能传输系统效率优化方法，其特征在于，利用LCL阻抗变换网络电路将所述无线电能传输系统的负载电阻进行等效变换；则有：

其中，X_L为LCL阻抗变换网络中一侧电感的感抗值，j为虚数；

R_LT为所述无线电能传输系统的负载电阻R_L经过LCL阻抗变换网络电路等效变换后的等效负载值；

根据所述无线电能传输系统的负载电阻R_L配置LCL阻抗变换网络电路的网络参数，使R_LT＝R_Lopt。

3.根据权利要求2所述的基于可切换LCL电路的无线电能传输系统效率优化方法，其特征在于，闭合第i个控制开关S_i，断开其余控制开关来配置LCL阻抗变换网络电路的网络参数，则有：

其中，C_R为接收线圈谐振补偿电容；

L_R为接收线圈寄生电感；

C_Si为第i个控制开关控制的LCL阻抗变换电路电容；

L_Si为第i个控制开关控制的LCL阻抗变换电路电感；

L_Sj为第j个控制开关控制的LCL阻抗变换电路电感；

R_LN为第N个控制开关闭合时的系统负载值；

R_Li为第i个控制开关闭合时的系统负载电阻；

R_Li-1为第i-1个控制开关闭合时的系统负载电阻；

N为系统负载电阻R_L进行离散变化时的数量或系统负载电阻R_L进行连续变化时的均等分数量。

4.根据权利要求1至3中任一所述的基于可切换LCL电路的无线电能传输系统效率优化方法，其特征在于，在所述发射端设置谐振补偿电容，使所述发射端工作于谐振状态；以及在接收端设置谐振补偿电容，使所述接收端工作于谐振状态；

通过所述谐振补偿电容形成与所述高频交流电压相同频率的高频交流电流；

让所述高频交流电流通过发射线圈，并在发射线圈周围产生高频交变磁场；

将接收线圈置于所述高频交变磁场中进行感应，产生高频交流电压。

5.根据权利要求4所述的基于可切换LCL电路的无线电能传输系统效率优化方法，其特征在于，所述无线电能传输系统的负载电阻R_L发生变化时，切换所述接收端中的控制开关，控制所述接收端中不同的LCL阻抗变换电路电感与对应的LCL阻抗变换电路电容连接形成不同的LCL阻抗变换网络电路；使所述无线电能传输系统维持最高效率。