用于LCC/LCC型无线充电系统及其互感测量方法

技术领域

本发明涉及电动汽车无线充电技术领域，具体涉及一种用于LCC/LCC型无线充电系统及其互感测量方法。

背景技术

近年来，随着电动汽车的发展，无线充电技术由于其安全性和便利性的优点，得到广泛关注。在无线充电过程中，互感值影响系统各支路电压和电流的大小，从而改变软开关的实现条件和系统的通态损耗，此外输出的最大功率也随互感的变化而变化。因此提出对互感系数的测量具有很大的研究意义和工程价值。

文献“具有原边互感识别功能的恒流恒压无线充电系统开发”[J].电机与控制学报，2021,25(04):52-60.DOI:10.15938/j.emc.2021.04.007。其根据负载电阻和输出电流的大小可以测量原副边线圈间的互感，但是实际应用中负载电阻无法在线准确测量。

文献YIN Jian，LIN Deyan，PARISINI T，et al.Front-end monitoring of themutual inductance and load resistance in a series–series compensated wirelesspower transfer system[J].IEEE Transactions on Power Electronics，2016，31(10)：7339-7352.提出了一种通过改变系统工作频率，测量非谐振状态下无线充电系统输入阻抗幅值·及相角的方式获取线圈间互感值，但是LCC/LCC系统输出特性与频率呈现非线性关系，调频控制复杂。

发明专利《一种加载辅助线圈的电动汽车无线充电装置及充电方法》(申请号：202011607155.3)提出了一种在辅助线圈上增加互感测量模块的方式获取互感值，该方法增加了硬件电路，使成本大幅提高。

综上所述，现有的无线充电系统控制技术仍然存在如下问题：

1、实际工作中，负载电阻无法在线准确测量；

2、LCC/LCC型无线充电系统的调频控制复杂；

3、通过额外的硬件测量互感成本高、体积大。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于LCC/LCC型无线充电系统及其互感测量方法，解决的技术问题为对互感值的准确测量，本发明提供的一种测量原副边电感的方法，进而为无线充电系统的优化运行奠定基础。

本发明的技术方案：一种用于LCC/LCC型无线充电系统，所述无线充电系统的拓扑包括原边直流电压源、逆变器、补偿谐振电路、整流桥、滤波电路和副边直流电压源；所述原边直流电压源的母线总电压为U

进一步的，所述滤波电路包括滤波电容C

一种用于LCC/LCC型无线充电系统互感测量的方法，包括对负载输出电流的采样，包括以下步骤：

步骤1、原边四个驱动信号逆变器开关管S

步骤2、副边四个驱动信号整流桥开关管S

步骤3、通过以下平均值有效值换算方程求得I

步骤4、电流有效值记为I

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、对互感的测量与负载无关；

2、不需要额外的变频操作；

3、不需要增加或改动任何硬件，即可在原有系统中实现互感的准确检测。

附图说明

图1为本发明的无线充电系统拓扑图；

图2为本发明的原副边的输入输出交流电压电流波形图；即实施例中副边等效短路时，原副边的输入输出交流电压电流波形电路工作波形图。

图3为本发明的实际互感值和测量互感值对比图；即实施例中测量的互感值和实际的互感值。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明嵌套双臂平面螺旋天线的结构及其效果做进一步说明。

本发明公开了一种用于LCC/LCC型无线充电在线测量互感的方法，是基于LCC/LCC型无线充电系统恒流源的特性，利用副边开关管动作将副边负载短路，通过对输出电流的采样测量，实现对无线充电系统互感的在线测量，为无线充电系统的优化运行奠定基础。

一种LCC/LCC型无线充电在线测量互感的方法，本方法涉及的无线充电系统的拓扑包括原边直流电压源、逆变器、补偿谐振电路、整流桥、滤波电路和副边直流电压源；所述原边直流电压源的母线总电压为U

本发明控制方法包括对负载输出电流的采样，包括以下步骤：

步骤1、原边四个驱动信号，即逆变器开关管S

步骤2、副边四个驱动信号，即整流桥开关管S

步骤3、通过以下平均值有效值换算方程求得I

步骤4、电流有效值记为I

相对于现有技术，本发明的有益效果如下：

1、对互感的测量与负载无关；

2、不需要额外的变频操作；

3、不需要增加或改动任何硬件，即可在原有系统中实现互感的准确检测。

具体的，参照附图，本发明所涉及的无线充电系统拓扑如图1所示。本发明提供了一种LCC/LCC型无线充电系统互感在线测量的方法，本方法涉及的无线充电系统的拓扑包括原边直流电压源、逆变器、补偿谐振电路、整流桥、滤波电路和副边直流电压源；所述原边直流电压源的母线总电压为U

本发明控制方法包括对负载输出电流的采样，包括以下步骤：

步骤1、原边四个驱动信号，即逆变器开关管S

步骤2、副边四个驱动信号，即整流桥开关管S

步骤3、通过以下平均值有效值换算方程求得I

步骤4、电流有效值记为I

对于双LCC系统而言，其LC回路相当于低通滤波器，因此其谐波分量无法进入变压器回路，所以输入输出电流的基波与谐波分量应该分开讨论。原边输入电流的基波分量由副边电压决定，谐波分量由原边电压决定；副边输出电流的基波分量由原边电压决定，谐波分量由副边电压决定。因此，当负载短路时，副边电压为0，则输出交流电流仅存在基波分量，用此时的输出有效值来推测互感M的数值准确性高。如图2所示，其为原副边的输入输出交流电压电流波形，当负载等效短路时，此时原边电流仅有谐波分量，副边仅有基波分量。

为验证本发明提出的LCC/LCC型无线充电系统互感在线测量的方法，搭建了无线充电系统的MATLAB/Sinmulink仿真模型。该仿真模型的电路参数如下：原边直流电压源母线总电压为Ui为300V，副边直流电压源母线总电压为Uo为300V；发射线圈L