申请/专利权人：中国人民解放军海军工程大学

申请日：2016-12-23

公开（公告）日：2020-07-28

公开（公告）号：CN106685103B

主分类号：H02J50/12(20160101)

分类号：H02J50/12(20160101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.07.28#授权;2017.09.29#实质审查的生效;2017.05.17#公开

摘要：本发明公开了一种LCCL谐振结构的参数设置方法，该谐振结构包括：谐振电感，电磁感应式无线电能传输（InductiveContact‑lessPowerTransfer，ICPT）系统电能发射端线圈，并联谐振电容，串联谐振电容，ICPT系统电能发射端线圈与串联谐振电容串联之后，再与并联谐振电容并联，之后与谐振电感串联，并且采用LCCL谐振结构输入端基波电流补偿LCCL谐振结构输入端高次谐波电流的方法，给出该结构的参数设计关系，并给出了不同的约束条件，建立起非线性规划问题，从而实现对参数的设置，达到与LCCL谐振结构相连接的ICPT系统全桥逆变器工作在零电流关断状态的目的。

主权项：1.一种LCCL谐振结构参数设置方法，该谐振结构包括：谐振电感110，ICPT系统电能发射端线圈111，并联谐振电容211，串联谐振电容210，所述的ICPT系统电能发射端线圈111与所述的串联谐振电容210串联之后，再与所述的并联谐振电容211并联之后，最后与所述的谐振电感串联110，该结构对应的等效电路：电感L‘2、电容C’2、ICPT系统电能发射端线圈交流电阻R‘l、ICPT系统电能接收端反射阻抗Z’f形成串联支路后，再与电容C‘1形成并联支路，最后与电感L’1形成串联支路，相应地，Rl为R‘l的电阻值，Zf为Z’f的反射阻抗值，C1表示电容C‘1的电容容值，C2表示电容C’2的电容容值，L1表示电感L’1的电感值，L2表示电感L‘2的电感值，其特征在于该参数设置方法包括：步骤1：确定LCCL谐振结构采用的共振频率f0＝Qf0，按照公式1和公式2得到LCCL谐振结构共振角频率ω0：f0＝Qf01ω0＝2πf02步骤2：在发射端耦合线圈共振频率f0下，测定ICPT电能发射端线圈电感L‘2的电感值L2为QL2，ICPT电能发射端线圈交流电阻R‘l的电阻值Rl为QRl，测定ICPT系统电能接收端反射阻抗Z’f的反射阻抗值Zf，将Zf电阻部分记为QZf；步骤3：利用基波电流补偿高次谐波电流的方法确定LCCL谐振结构元器件参数间关系： L2＝QL23DRl＝QRl3EZf＝QZf3F步骤4：根据步骤3的LCCL谐振结构元器件参数间关系，得到LCCL结构元器件电压满足关系： UL1＝IoutRl+Zf4CUL2＝ω0IoutL24D步骤5：根据步骤3的LCCL谐振结构元器件参数间关系，得到LCCL结构元器件电流满足关系： IC2＝Iout5B IL2＝Iout5D步骤6：确定LCCL谐振结构额定输出功率Pout,nom，从而得到LCCL谐振结构输出功率Pout满足关系：Pout＝Iout2Zf≥Pout,nom6步骤7：确定电容C‘1耐压值UC1的最大值UC1max，电容C’2耐压值UC2的最大值UC2max，电感L’1耐压值UL1的最大值UL1max，电感L‘2耐压值UL2的最大值UL2max，得到元器件的耐压满足条件：0＜UC1≤UC1max7A0＜UC2≤UC2max7B0＜UL1≤UL1max7C0＜UL2≤UL2max7D步骤8：确定电容C‘1允许流过电流值IC1的最大值IC1max，电容C‘2允许流过电流值IC2的最大值IC2max，电感L’1允许流过电流值IL1的最大值IL1max，电感L‘2允许流过电流值IL2的最大值IL2max，从而得到元器件允许通过电流值满足条件：0＜IC1≤IC1max8A0＜IC2≤IC2max8B0＜IL1≤IL1max8C0＜IL2≤IL2max8D步骤9：确定电容C‘1在实际情况下获得电容值C1的最小参数值C1min，确定电容C‘1在实际情况下获得电容值C1的最大参数值C1max；确定电容C’2在实际情况下获得电容值C2的最小参数值C2min，确定电容C’2在实际情况下获得电容值C2的最大参数值C2max；确定电感L’1在实际情况下获得电感值L1的最小参数值L1min，确定电感L’1在实际情况下获得电感值L1的最大参数值从而得到LCCL谐振结构的元器件参数实际取值满足条件：C1min≤C1≤C1max9AC2min≤C2≤C2max9B 步骤10：确定UC1权重系数k1，UC2权重系数k2，UL1权重系数k3，UL2权重系数k4，IC1权重系数k5，IC2权重系数k6，IL1权重系数k7，IL2权重系数k8，从而得到为达到LCCL谐振结构最佳参数值的目标函数表达式：Z＝k1UC12+k2UC22+k3UL12+k4UL22+k5IC12+k6IC22+k7IL12+k8IL2210步骤11：建立非线性规划问题，其中以Vin、Iout为决策变量，目标函数最小为优化目标，步骤1、步骤3到步骤10所得到的等式关系及不等式关系为约束条件；步骤12：求解步骤11中的非线性规划问题，得到满足LCCL谐振结构的参数L1、C1、C2以及Vin的值；步骤13：计算ICPT系统逆变器侧对应LCCL谐振结构参数的等效直流电压值Vdc：

全文数据：一种LCCL谐振结构的参数设置方法技术领域[0001]本发明涉及无线电能传输技术领域，具体涉及一种电磁感应式非接触电能传输系统电能发射端谐振结构。背景技术[0002]电磁感应式无线电能传输（InductiveContactlessPowerTransfer，ICPT系统利用电磁感应原理，采用电磁谐振的方式，实现电能的非接触传输。该技术相比采用激光、微波载波方式，具有不受中间非磁性障碍物影响、对生物体影响小的优点，是IOm以下近距离非接触传输大功率电能的最佳方式之一。ICPT技术为解决磁悬浮列车移动供电、内植式医疗设备密闭空间供电、水下无电缆监测电能传输、电动汽车无线充电等问题提供了一条新的可行解决方案。[0003]ICPT系统发射端线圈与接收端线圈之间存在较大的气隙，磁场在气隙中磁阻较大，发射端线圈难以形成较为集中的磁路与接收端线圈相耦合。由此产生了发射端线圈与接收端线圈互感系数低、线圈漏感大的问题。随着发射端线圈与接收端间隔距离增大，线圈间互感系数急剧下降，同时漏感急剧增大，直接影响了ICPT系统电能传输的功率和效率。所以目前实用的基于电磁感应原理的无线电能传输技术均具有针对线圈漏感的谐振网络结构，也即均为磁耦合谐振式结构。目前现有技术以一阶基本型结构、二阶LC结构为主，少数采用三阶谐振网络结构。在三阶谐振网络方面，大部分借鉴软开关谐振变换器的思路，以LCL谐振结构为主。[0004]LCL谐振络结构通过谐振的方式，大幅增加ICPT系统输出功率能力，同时利用该结构在谐振时的选频特性，使得输入线圈的电流波形呈现准正弦波波形，间接减少了电磁干扰。此外，LCL谐振结构还可以解决线圈并联电容与高频逆变器间的环流问题。因此，到目前为止LCL谐振网络与其他谐振网络相比，具有较为优良的性能，是该领域目前主流技术方向。[0005]目前，采用LCL三阶结构作为谐振补偿结构的设计中，都是对称结构，即二端口网络输入、输出完全对称，输入二端口与输出二端口可以互换。这是为了保证输入、输出阻抗无电抗分量、均呈现纯电阻特性而有意为之，意图达到逆变器零电压开通ZVS和零电流关断ZCS的目的。但是该对称性结论是在只分析单一频率的正弦波情况下得到的，忽略了其他频率谐波。然而，作为ICPT系统的谐振补偿网络，实际输入波形并非单一频率正弦波，而是方波。电压型逆变器对应于电压方波，电流型逆变器对应于电流方波。所以，对称型LCL三阶结构并不能达到输入输出阻抗为纯电阻的效果。ICPT系统逆变器在开关时刻，通过功率管的瞬时电流值并不为零，导致逆变器处于硬关断工作状态，产生较大的开关损耗。发明内容[0006]针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种LCCL谐振结构的参数设置方法，该方法可以实现ICPT系统逆变器的零电流关断。[0007]本发明一种LCCL谐振结构的参数设置方法，该参数设置方法包括：[0008]步骤1:确定LCCL谐振结构采用的共振频率fQ=QfQ，按照公式（1和公式（2得到LCCL谐振结构共振角频率ω〇:[0009]f〇=Qf〇1[0010]ω〇=2πΐ〇2[0011]步骤2:在发射端耦合线圈共振频率fo下，测定ICPT电能发射端线圈电感L'2的电感值!^为化，ICPT电能发射端线圈交流电阻R'1的电阻值Ri为Qri，这时Ri=Qri，测定ICPT系统电能接收端反射阻抗Z'f的反射阻抗值Zf在发射端耦合线圈共振频率fo下测定），将Zf电阻部分i己为Qzf，Zf=Qzf;[0012]步骤3:利用基波电流补偿高次谐波电流的方法确定LCCL谐振结构元器件参数间关系：[0016]L2=Ql23D[0017]Ri=Qri3E[0018]Zf=Qzf3F[0019]步骤4:根据步骤3的LCCL谐振结构元器件参数间关系，得到LCCL结构元器件电压满足关系：[0022]Uu=IoutRi+Zf4C[0023]Ul2=O0IoutL24D[0024]步骤5:根据步骤3的LCCL谐振结构元器件参数间关系，得到LCCL结构元器件电流满足关系：[0028]IL2=Iout5D[0029]步骤6:确定LCCL谐振结构额定输出功率Pciut,n™，从而得到LCCL谐振结构输出功率Pouti两足关系：[0030]Pout=Iout2Zf^Pout.nom⑶[0031]步骤7:确定电容C'i耐压值Uq的最大值Ucimax，电容C'2耐压值UC2的最大值Uc2max，电感L'！耐压值Ul1的最大值ULlmax，电感L'2耐压值Ul2的最大值UL2max，得到元器件的耐压满足条件：[0032]〇1,a和基波无功电流分量Iin,i,r，可描述为式35-37[0117]Iin,l=Iin,l,a+Iin,l,r35[0118]Iin1Iia=VinωO2Ci2Ri+Zf36[0120]当采用本发明LCCL谐振网络时，在基波角频率ω〇下输入LCL谐振网络的基波无功电流为[0122]其中C2,sym为采用对称型LCL谐振网络C2的电容值，C2,asym*采用本发明所提出的LCCL型谐振网络C2电容值，用下标区分对称型LCL谐振网络参数和本发明所提出LCCL谐振网络参数，下标sym对应对称（symmetry型LCL谐振网络参数，下标asym对应本发明提出的LCCL谐振网络参数。[0123]此时，基波无功电流相位超前LCCL谐振网络输入端口电压相位V2,在基波角频率ω〇下LCCL谐振网络对基波呈现阻容性，导致基波电流相位超前逆变器输出电压相位。通过利用基波无功电流的超前输入电压相位来补偿高次电流谐波落后输入电压相位的方法，在逆变器关断时刻形成零电流状态或者近似零电流状态，从而大大减小逆变器开关损耗，提升ICPT系统在电能发射端的效率。此外，也有助于降低逆变器缓冲电路中对尖峰吸收电容的容值和性能要求，减少逆变器关断时刻的电磁干扰。[0124]但是，采用本发明LCCL谐振结构时，引入了部分基波无功电流，导致了一定程度上的视在功率增加。具体表现在采用本发明LCCL谐振结构时，逆变器通态电流有效值略大于采用对称型LCL结构时的电流有效值。本发明实质是利用较小程度的增加逆变器的通态损耗来较大程度上降低逆变器的开关损耗。下面进行定量分析。[0125]输入LCCL谐振结构的基波的有功功率和无功功率可以表示为式39-41，[0128]Qijsym=O41[0129]P1.sym为对称型LCL谐振结构输出的有功功率，P1.asym为具有本发明参数关系的LCCL谐振结构输出的有功功率，Qi.Sym为对称型LCL谐振结构输出的无功功率，Qiasym为具有本发明参数关系的LCCL谐振结构输出的无功功率，Viru为ICPT系统逆变器输出电压的基波电压有效值。[0130]由图3的高次谐波下的LCCL谐振网络简化模型可知，高次谐波对本发明的LCCL谐振结构中的耦合线圈不提供有功功率，仅基波对耦合线圈提供有功功率，高次谐波仅提供无功功率，由式26可得，两种结构下高次谐波的无功功率为，[0132]式中Qn._为对称型LCL谐振结构η次谐波输出的无功功率，Qn._为本发明LCCL谐振结构η次谐波输出的无功功率，Vin,n为ICPT系统逆变器输出电压的η次谐波电压有效值，η为谐波次数。[0133]总高次谐波无功功率为[0135]受实际连接导线带宽限制，一般仅计算100次以下谐波，由计算机编程可计算式43结果如式44所示[0137]对称LCL谐振结构网络、本发明的LCCL谐振结构网络输入视在功率，也即采用对称LCL谐振结构网络、本发明的LCCL谐振结构网络时逆变器输出视在功率为，[0140]式中Ssym为采用对称LCL谐振结构时逆变器输出视在功率，Sasym为具有本发明参数关系的LCCL谐振结构时逆变器输出视在功率。[0141]由式45、（46可知，视在功率与耦合器内阻R1、电能接收端反射电阻Rf、基波频率TL1电抗值Z1有关。由于两种不同类型谐振网络输入电压相同，可由式45、（46计算采用两种不同类型谐振网络时逆变器输出电流有效值之比为[0143]在实际应用中，由于ICPT系统典型工作频率都在20kHz以上，采用具有本发明参数关系的LCCL结构所增加的ICPT系统逆变器通态损耗远远小于采用具有本发明参数关系的LCCL结构所减少的ICPT系统逆变器开关损耗。所以，在实际应用中，采用具有本发明参数关系的LCCL结构能较大程度上减少ICPT系统电能发射端的损耗，提升ICPT系统电能发射端的效率。此外，由于采用本发明的LCCL谐振结构实现了ICPT系统逆变器功率管的零电流关断，降低了功率管的开关应力，可以较大程度上降低ICPT系统逆变器产生的电磁干扰。[0144]由于采用了上述技术方案，本发明具有如下优点：[0145]1采用本发明提出的LCCL谐振结构参数设置方法，使得在功率管关断时刻通过的电流瞬时值为零，实现了功率管的零电流关断，减小了功率管的开关损耗和开关应力。[0146]⑵LCCL谐振结构输出电流有效值池即线圈注入电流有效值）1。^为1_=-」_ωOC1Vin，与反射阻抗中的电阻分量Rf无关，实现了ICPT系统的电能发射端与接收端的解耦设计。附图说明[0147]图1是本发明提出的LCCL谐振结构的示意图。[0M8]图2是本发明提出的LCCL谐振结构的等效电路示意图。[0M9]图3是高次谐波下的LCCL谐振网络简化模型的示意图。[0150]图4是当采用本发明参数设计方法时，LCCL谐振结构的输出电压、电流、ICPT系统逆变器驱动信号对应关系图。[0151]图5是在接近满载工况下本发明提出的LCCL谐振结构输入电流波形图。[0152]图6是接近空载工况下本发明提出的LCCL谐振结构输入电流波形图。[0153]图7是ICPT系统逆变器输出电流有效值比值变化趋势图。[0154]图8是采用传统LCL谐振结构和本发明的LCCL谐振结构下ICPT系统逆变器单个IGBT损耗趋势对比图。[0155]图9是本发明提出的一种LCCL谐振结构的参数设置方法的流程图。具体实施方式[0156]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。[0157]本发明提出的一种用于ICPT系统的LCCL型谐振结构，如图1所示。该结构包括:谐振电感110，ICPT系统电能发射端线圈111，并联谐振电容211，串联谐振电容210，ICPT系统电能发射端线圈111与串联谐振电容210串联之后，再与并联谐振电容211并联之后，再与谐振电感110串联。其对应的等效电路如图2所示，该结构对应的等效电路为：电感L'2、电容C'2、ICPT系统电能发射端线圈交流电阻R'1、ICPT系统电能接收端反射阻抗Z'f形成串联支路后，再与电容C形成并联支路，最后与电感L'i形成串联支路，相应地，R1SR1的电阻值，Zf为Z'f的反射阻抗值，&表示电容C1的电容容值，&表示电容C'2的电容容值，1^表示电感L'i的电感值，L2表不电感L'2的电感值。Qi、Q2、Q3、Q4为开关管，Di、D2、D3、D4为二极管，实施例ICPT系统的开关管选取为绝缘栅双极型晶体管（InsulatedGateBipolarTransistor，IGBT。01、02、〇3、〇4为对应1681'的反并联二极管，本实施例采用快恢复二极管。电容：1、：2采用金属化聚丙烯电容。。VinSLCCL谐振结构输入电压有效值，本实施例Vin电压为129V。[0158]图3是高次谐波下的一种LCCL谐振网络简化模型的示意图。当谐波次数较高时，耦合线圈输入端电抗随着谐波次数增大而增大，而与耦合线圈支路并联的^电容支路，电抗却迅速较小。所以，在进行高次谐波电流计算时，可以忽略耦合器输入端口电流，简化掉耦合器电流支路，如图3中的虚线部分所示，图3中的实线部分构成LCCL谐振网络简化模型。[0159]图5为采用本实施例参数时，本发明提出的一种ICPT系统LCCL型谐振结构输入电流波形图。电压探头信号带宽为200MHz，电流探头信号带宽为IOOMHz，为更清晰的观察样机的电压和电流尖峰情况，关闭了示波器的噪声滤波器。图4中从上往下，1通道信号为逆变器单一IGBT驱动信号电压波形，2通道为逆变器单一IGBT的集电极-发射极之间的电压Vce波形，4通道为LCCL谐振网路输入电流波形。[0160]图6为采用本实施例参数时，ICPT系统电能接收端反射阻抗变小，ICPT系统电能发射端接近空载时，本发明提出的一种ICPT系统LCCL型谐振结构输入电流波形图。图5中从上往下，1通道信号为逆变器单一IGBT驱动信号电压波形，2通道为逆变器单一IGBT的集电极-发射极之间的电压W皮形，4通道为LCCL谐振网路输入电流波形。[0161]由图5、6可见，本发明提出的一种LCCL谐振结构可以实现ICPT系统的逆变器功率管的零电流关断。可以减小开关管的开关损耗和开关应力，提尚ICPT系统的整体效率。[0162]图7给出了（Ri+RfZi对IaSymrmsIsymrms的影响仿真图，观察图7可知当（Ri+RfZ1=O时，IasymrmsIsymrms的比值最大，约为3.3倍，该最大比值对应于忽略耦合器内阻Ri、且无反射阻抗（电能接收端零负载的情况。由于ZdLCCL谐振网络参数，该参数为固定值。Ri为耦合器内阻参数，该参数也是固定值。只有Rf为反射阻抗，在ICPT系统工作时会随着负载的工作状态而改变。由图7可见，随着Rf增大，（Ri+RfZi的比值也随之增大，逆变器输出电流有效值比值降低，并迅速趋向于1，当（Ri+Rf^的比值为2时，IasymrmsIsymrms比值为1.004，即采用本发明的LCCL结构时逆变器输出电流有效值比采用传统的LCL结构时电流有效值仅增加了0.4%，由此增加的开关管通态损耗几乎可以忽略不计。[0163]图8是采用传统LCL谐振结构和采用具有本发明参数关系的LCCL谐振结构下ICPT系统逆变器单个IGBT损耗趋势对比图。曲面1表示采用传统LCL谐振结构网络下逆变器单个IGBT损耗趋势变化图；曲面2表示采用具有本发明参数关系的LCCL谐振结构下逆变器单个IGBT损耗趋势变化图。由图7可见，采用两种不同谐振结构时，随着谐振结构输出电流幅值增加、逆变器开关频率增大，逆变器IGBT的损耗功率趋势都是逐渐增大。但是采用传统的LCL谐振结构时，随着开关频率的增加IGBT的损耗功率增加较快。在开关频率500Hz以上时，采用传统的LCL谐振结构，逆变器的单个IGBT损耗功率较大，明显超过采用本发明提出的LCCL谐振结构时IGBT的损耗功率。而ICPT系统的逆变器典型工作频率都在20kHz之上，故采用本发明LCCL谐振结构时，能有效降低逆变器损耗，提升ICPT系统整体效率。[0164]进一步地，按照图9所示的流程图，举例说明本发明的参数设置方法的具体实施步骤：[0165]步骤1:首先确定LCCL谐振结构采用的共振频率f〇=Qf〇=40000Hz，得到LCCL谐振结构共振角频率等式约束条件：[0166]f0=Qf0=4〇〇〇〇Hz[0167]ω〇=2πί〇=2ΧπX40000rads[0168]步骤2:在发射端耦合线圈共振频率fο=40000Hz下，测定ICPT电能发射端线圈电感L2的值为Ql2=105.6965μΗ，ICPT电能发射端线圈交流内阻Ri的值为Qri=O.05Ω，测定ICPT系统电能接收端反射阻抗Zf=2Ω在发射端耦合线圈共振频率fQ下测定），将Zf电阻部分记为Qzf=2Ω。[0169]步骤3:由LCCL谐振结构元器件参数间关系，得到LCCL谐振结构元器件参数间关系等式约束条件：[0173]I2=Ql2[0174]Ri=Qri[0175]Zf=Qzf[0176]步骤4:本发明提出的LCCL谐振结构元器件参数关系，得到LCCL结构元件电压等式约束条件：[0179]Uu=IoutRi+Zf[0180]Ul2=ωoI〇utL2[0181]步骤5:根据本发明提出的LCCL谐振结构元器件参数关系，得到LCCL结构元器件电流等式约束条件：[0185]Il2=Iout[0186]步骤6:确定LCCL谐振结构额定输出功率Pciut,_=1000W，得到LCCL谐振结构输出功率不等式约束条件：[0187]Pout=Iout2Zf^lOOOff[0188]步骤7:确定电容C耐压值Uq的最大值Uclmax=2500V，电容C'2耐压值Uc2的最大值Uc2腹=2500V，电感L'！耐压值Uli的最大值ULimax=2000V，电感L'2耐压值Ul2的最大值UL2max=1000V，得到元器件的耐压不等式约束条件：[0189]〇Uci彡2500V[0190]〇Uc2彡2500V[0191]0Uli彡2000V[0192]〇Ul2彡1000V[0193]步骤8:确定电容C1允许流过电流值1^的最大值Iclmax=40A，电容C'2允许流过电流值Ic2的最大值Ic2mX=40A，电感L'！允许流过电流值Il1的最大值ILlmax=40A，电感L'2允许流过电流值lL2maX=40A，得到元器件允许通过电流值不等式约束条件：[0194]0Ici^40A[0195]0Ι〇2^40Α[0196]0Ili^40A[0197]〇Il2彡40A[0198]步骤9:确定电容C在实际情况下获得电容值C1的最小参数值Clmin=0.0IyF，确定电容C\在实际情况下获得电容值C1的最大参数值Clmax=1.32yF。[0199]确定电容C'2在实际情况下获得电容值C2的最小参数值C2min=O.OlyF，确定电容c'2在实际情况下获得电容值C2的最大参数值C2max=1.32yF。[0200]确定电感L'i在实际情况下获得电感值L1的最小参数值Llmin=OyH,确定电感L'：在实际情况下获得电感值L1的最大参数值：[0202]得到LCCL谐振结构的元器件参数实际可取值不等式约束条件：[0203]0.01yF^Ci^l.32yF[0204]0.01yF^C2^1.32yF[0205]ΟμΗ彡Li彡84·5572μΗ[0206]步骤10:确定Uq权重系数1^=I，确定Uc2权重系数k2=I，确定Ul1权重系数k3=I，确定Ul2权重系数k4=1，确定Iq权重系数k5=625，确定Ig2权重系数k6=625，确定Il1权重系数k7=625,确定Il2权重系数k8=625。得到为达到LCCL谐振结构最佳参数值的目标函数表达式：[0207]Z=Uci2+Uc22+Uli2+Ul22+625XIci2+Ic22+Ili2+Il22[0208]步骤11:以Vin、Iciut为决策变量，目标函数最小为优化目标，步骤I、步骤3到步骤10所得到的等式关系及不等式关系为约束条件，建立非线性规划问题：[0209]minZ=Uci2+Uc22+Uli2+Ul22+625XIci2+Ic22+Ili2+Il22[0210]满足[0211]aLCCL元件关系约束[0215]L2=Ql2[0216]Ri=Qri[0217]Zf=Qzf[0218]b共振频率约束[0219]f0=Qf0=4〇〇〇〇Hz[0220]ω〇=2πί〇=2ΧπX40000rads[0221]cLCCL结构元件电压关系[0224]Uu=IoutRi+Zf[0225]Ul2=ω〇IoutL2[0226]dLCCL结构元件电流关系[0230]iL2=Iout[0231]eLCCL结构输出功率约束[0232]Pout=Iout2Zf^lOOOff[0233]f元器件耐压值约束[0234]〇Uci彡2500V[0235]〇Uc2彡2500V[0236]〇Uli彡2000V[0237]〇Ul2彡1000V[0238]g元器件最大允许流过电流值约束[0239]0Ici^40A[0240]0Ic2^40A[0241]0Ili^40A[0242]0Il2^40A[0243]h元器件参数实际可取值约束[0244]O.OlyF彡Ci彡1.32yF[0245]0.01yF^C2^1.32yF[0246]ΟμΗ彡Li彡84·5572μΗ[0247]步骤12:求解上述非线性规划问题，得到满足实际使用要求的LCCL谐振结构的最佳参数值1^、&、：2，以及¥^的值。结果如下：[0248]Ci^0.2892yF[0249]C2~0.4218yF[0250]Li^54.75yH[0251]Vin^307.69V[0252]步骤13:计算ICPT系统逆变器侧对应LCCL谐振结构参数的等效直流电压值Vdc。[0254]图4表示当采用本发明参数设计方法时，本实施例LCCL谐振结构的输出电压、电流、ICPT系统逆变器驱动信号对应关系。图4中从上往下，为LCCL谐振结构输入电压波形、LCCL谐振结构输入电流波形、逆变器单一IGBT驱动信号1、逆变器单一IGBT驱动信号2。[0255]由图4可见，由图中虚线对应的开关时刻逆变器输出电流瞬时值可见，在逆变器IGBT关断瞬间，IGBT电流值减小到0,已经进入了反并联二极管续流状态，实现了逆变器开关管的零电流关断。[0256]以上是本发明的实施例，只是为了进一步说明所举出的实例，而非对实施方法的限定。在上述说明的基础上可以做出其它形式的变化，在此无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡依本发明技术方案所做的改变，所采用的结构及其参数设计方法未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

权利要求：I.一种LCCL谐振结构参数设置方法，其特征在于该参数设置方法包括：步骤1:确定LCCL谐振结构采用的共振频率fQ=QfQ，按照公式⑴和公式2得到LCCL谐振结构共振角频率ω0:fo=Qf〇Iω〇=23ifo2步骤2:在发射端耦合线圈共振频率fo下，测定ICPT电能发射端线圈电感L'2的电感值1^2为Ql2，ICPT电能发射端线圈交流电阻R'1的电阻值Ri为Qri，测定ICPT系统电能接收端反射阻抗Z'f的反射阻抗值Zf，将Zf电阻部分记为Qzf;步骤3:利用基波电流补偿高次谐波电流的方法确定LCCL谐振结构元器件参数间关系：步骤4:根据步骤3的LCCL谐振结构元器件参数间关系，得到LCCL结构元器件电压满足关系：步骤5:根据步骤3的LCCL谐振结构元器件参数间关系，得到LCCL结构元器件电流满足关系：步骤6:确定LCCL谐振结构额定输出功率Pciut，从而得到LCCL谐振结构输出功率Pciut满足关系：Pout-loutZf^Pout,nom6步骤7:确定电容C耐压值Uq的最大值Ucimax，电容C'2耐压值Uc2的最大值Uc2max，电感L'i耐压值Uli的最大值ULlmax，电感L'2耐压值Ul2的最大值UL2max，得到元器件的耐压满足条件：OUci^Udmax7AOUc2SUc2max7BOUu^ULlmaxJC0UL2^UL2max7D步骤8:确定电容C1允许流过电流值IQ的最大值IClmax，电容C'2允许流过电流值IC2的最大值Ic2max,电感L'！允许流过电流值Iu的最大值Iumax，电感L'2允许流过电流值Iu的最大值iL2max，从而得到元器件允许通过电流值满足条件：0IClIcimax8A0Ic2^;Ic2max8BOIli彡ILimax8C0lL2lL2max8D步骤9:确定电容C1在实际情况下获得电容值C1的最小参数值Clmin，确定电容C1在实际情况下获得电容值C1的最大参数值Clmax;确定电容C'2在实际情况下获得电容值C2的最小参数值C2min，确定电容C'2在实际情况下获得电容值C2的最大参数值C2max;确定电感L'i在实际情况下获得电感值L1的最小参数值Llmin，确定电感L'i在实际情况下获得电感值L1的最大参数值从而得到LCCL谐振结构的元器件参数实际取值满足条件：9C步骤10:确定Ugi权重系数ki，UG2权重系数k2，Uu权重系数k3，UL2权重系数k4，Iei权重系数k5，Ie2权重系数k6，Iu权重系数k7，Il2权重系数ks，从而得到为达到LCCL谐振结构最佳参数值的目标函数表达式：Z=klUci2+k2Uc22+k3ULl2+k4UL22+k5lci2+k6lc22+k7lLl2+k8lL2210步骤11:建立非线性规划问题，其中以νιη、Ι_为决策变量，目标函数最小为优化目标，步骤1、步骤3到步骤10所得到的等式关系及不等式关系为约束条件；步骤12:求解步骤12中的非线性规划问题，得到满足LCCL谐振结构的参数匕匕&以及Vin的值；步骤13:计算ICPT系统逆变器侧对应LCCL谐振结构参数的等效直流电压值Vd。：2.根据权利要求1所述的一种LCCL谐振结构参数设置方法，其特征在于所述的步骤3中的LCCL谐振结构元器件参数间关系：

百度查询： 中国人民解放军海军工程大学 一种LCCL谐振结构的参数设置方法

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