【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及能量传输，具体而言，涉及一种基于边界条件约束的恒压wpt系统参数设计方法。
技术介绍
1、无线电能传输(wireless power transfer,wpt)技术通过使用磁场、电场、激光、微波和其他介质实现电能的无接触传输。特别是磁耦合无线功率传输(magnetic couplingwireless power transfer，mc-wpt)技术近年来发展十分迅速，并已被广泛应用于消费电子、电动汽车、医疗电子等领域。与传统的有线电力传输方法相比，mc-wpt技术具有灵活性、安全性和可靠性等优点。串-串(series-series,ss)补偿型的wpt系统运行在自然频率时，其输出电压独立于负载和耦合系数，可以提升系统抗耦合系数波动的能力。
2、然而，在wpt系统中，随着耦合系数的减小或者负载电阻的增加，系统的电流增益单调增加，这意味着发射线圈电流将不断增加，wpt系统的无功功率将会不断增大，从而降低wpt系统的运行效率。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提出一种基于边界条件约束的恒压wpt系统参数设计方法。
2、该设计方法包括：设置初级线圈和次级线圈的线圈尺寸、无线电能最远传输距离、期望的电压增益、和负载电阻的范围；
3、设置电压增益误差边界值εv*、转折点的斜率边界值a0*、最大相位角边界值α2*、和电流增益误差边界值εi*；
4、初始化恒压wpt系统参数：电路谐振角频率ω0、初级线圈的匝数ns、和次级
5、计算初级线圈的自感lp、次级线圈的自感ls、初级线圈的内阻rp和次级线圈的内阻rs、恒压wpt系统的耦合系数k；
6、计算电压增益相对于理想电压增益的误差εv、误差曲线转折点的斜率a0、输入电压和电流之间的相位角差α2、和电流增益相对于理想电流增益的误差εi；
7、判断是否满足第一条件：电压增益相对于理想电压增益的误差εv是否小于所设置的电压增益误差边界值εv*且误差曲线转折点的斜率a0是否大于所设置的转折点的斜率边界值a0*，当不满足该第一条件时，调整恒压wpt系统参数值：电路谐振角频率ω0、初级线圈的匝数ns、和次级线圈的匝数np；
8、当满足该第一条件时，继续判断是否满足第二条件：输入电压和电流之间的相位角差α2是否小于所设置的最大相位角边界值α2*，当不满足该第二条件时，调整恒压wpt系统参数值：电路谐振角频率ω0、初级线圈的匝数ns、和次级线圈的匝数np；
9、当满足该第二条件时，继续判断是否满足第三条件：电流增益相对于理想电流增益的误差εi是否小于所设置的电流增益误差边界值εi*；当不满足该条件时，调整恒压wpt系统参数值：电路谐振角频率ω0、初级线圈的匝数ns、和次级线圈的匝数np；
10、当满足该第三条件时，得到最终的恒压wpt系统参数值：电路谐振角频率ω0、初级线圈的匝数ns、和次级线圈的匝数np。
11、进一步地，基于允许的输出电压波动范围设置电压增益误差边界值εv*，基于线圈的过电流能力设置电流增益误差边界值εi*，基于逆变器的工作特性设置最大相位角边界值α2*，对转折点的斜率边界值a0*进行归一化设置。
12、进一步地，当不满足第一条件或第二条件或第三条件时，初级线圈的匝数ns和次级线圈的匝数np各增加一匝，电路谐振角频率ω0增加5khz。
13、进一步地，当不满足第一条件或第二条件或第三条件且恒压wpt系统对电路谐振角频率ω0有固定的限制值时，初级线圈的匝数ns和次级线圈的匝数np各增加一匝，保持电路谐振角频率ω0不变。
14、有益效果是：
15、本专利技术提出的基于边界条件约束的恒压wpt系统参数设计方法，以电压增益和电流增益误差函数作为边界约束条件，通过设计出合适的系统参数得到理想的恒压型wpt系统，使wpt系统能够满足边界约束条件，降低wpt系统的无功功率，以保证wpt系统能够高效、稳定地运行。
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1.一种基于边界条件约束的恒压WPT系统参数设计方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的基于边界条件约束的恒压WPT系统参数设计方法，其特征在于，基于允许的输出电压波动范围设置电压增益误差边界值εv*，基于线圈的过电流能力设置电流增益误差边界值εi*，基于逆变器的工作特性设置最大相位角边界值α2*，对转折点的斜率边界值a0*进行归一化设置。
3.如权利要求1所述的基于边界条件约束的恒压WPT系统参数设计方法，其特征在于，计算电压增益相对于理想电压增益的误差εv的方法是：
4.如权利要求1所述的基于边界条件约束的恒压WPT系统参数设计方法，其特征在于，当不满足第一条件或第二条件或第三条件时，初级线圈的匝数ns和次级线圈的匝数np各增加一匝，电路谐振角频率ω0增加5kHz。
5.如权利要求1所述的基于边界条件约束的恒压WPT系统参数设计方法，其特征在于，当不满足第一条件或第二条件或第三条件且恒压WPT系统对电路谐振角频率ω0有固定的限制值时，初级线圈的匝数ns和次级线圈的匝数np各增加一匝，保持电路谐振角频率ω0不变。<...
【技术特征摘要】
1.一种基于边界条件约束的恒压wpt系统参数设计方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的基于边界条件约束的恒压wpt系统参数设计方法，其特征在于，基于允许的输出电压波动范围设置电压增益误差边界值εv*，基于线圈的过电流能力设置电流增益误差边界值εi*，基于逆变器的工作特性设置最大相位角边界值α2*，对转折点的斜率边界值a0*进行归一化设置。
3.如权利要求1所述的基于边界条件约束的恒压wpt系统参数设计方法，其特征在于，计算电压增益相对于理想电压增益的...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈晶，李锐，张正卿，耿攀，费迎军，蔡久青，李鹏，张炜龙，王智慧，胡宏晟，陈丰伟，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七一九研究所，
类型：发明
国别省市：
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