一种双LCC型双向无线充电系统原副边相位同步方法技术方案

技术编号：42379623 阅读：5 留言：0更新日期：2024-08-16 15:05

本发明专利技术公开了一种双LCC型双向无线充电系统原副边相位同步方法，属于电动汽车无线充电领域。该相位同步方法包括原边侧和副边侧H桥电路控制设计、副边侧移相控制以实现相位同步等步骤。针对双LCC型谐振补偿网络输出电流谐波含量丰富，通过输出电压电流相位关系进行相位同步会存在较大偏差的问题，本发明专利技术利用双LCC拓扑其LC回路相当于低通滤波器，谐波分量无法进入变压器回路的特点，通过谐振电容C<supgt;*</supgt;<subgt;f2</subgt;两端电压幅值与原副边相位角的关系实现原副边相位同步，该方法无需考虑谐波误差影响，操作简单易行。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电动汽车无线充电领域，具体涉及一种双lcc型双向无线充电系统原副边相位同步方法。

技术介绍

1、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。双向无线充电系统在进行能量传输时，原副边输出交流电压的相位差影响系统传输功率的方向，且传输功率的大小也可以通过控制相位差进行调节，因此，为了实现对双向无线充电系统传输功率方向及大小的控制，必须实现对原副边相位的同步控制。

2、文献“a new controller for bidirectional wireless power transfersystems”.[《ieee transactions on power electronics》2018，33(10)：9076-9087](“一种新的双向无线电力传输系统控制器”2018年第33卷第10期9076-9087页)基于双lcc型谐振补偿网络，对副边交流侧有功功率和无功功率进行测量，引入新的参数功率角代替原副边相位差，通过调节该角度使输出无功功率为零，进而确定原副边相位差大小。该方法的模拟处理电路较为复杂，增加了双向无线充电系统的成本及复杂性。

3、文献“电动汽车双向无线电能传输系统的控制技术研究”[d].华中科技大学，2020.基于ss型谐振补偿网络的输出特性，通过副边输出电压与电流的相位关系推导出原副边电压相位关系，进而实现相位的同步。双lcc型谐振补偿网络输出电流谐波含量丰富，通过输出电压电流相位关系进行相位同步会存在较大偏差。

4、文献“双

5、综上所述，现有技术还存在以下问题：

6、1、通过有功功率和无功功率确定原副边相位差，设计电路复杂，所需成本较高；

7、2、双lcc型谐振补偿网络输出电流含有谐波，运用输出特性确定原副边电压相位关系会存在较大误差；

8、3、pi控制的数字锁相环操作复杂，额外的辅助硬件让系统体积增加。

技术实现思路

1、本专利技术的目的是提供一种双lcc型双向无线充电系统原副边相位同步方法，解决以上现有技术中存在的问题，实现原副边相位同步，进而为无线充电系统的优化运行奠定基础。

2、本专利技术的目的是这样实现的，本专利技术提供了一种双lcc型双向无线充电系统原副边相位同步方法，所述双lcc型双向无线充电系统包括原边侧直流电源u*i、副边侧直流电源u*。和双向无线充电模块；所述双向无线充电模块包括原边侧滤波电容c10、原边侧h桥电路、原边侧补偿网络、原边侧发射线圈l*1、副边侧接受线圈l*2、副边侧补偿网络、副边侧h桥电路、副边侧滤波电容c20；所述原边侧滤波电容c10与原边侧直流电源u*i的正负母线并联，所述副边侧滤波电容c20与副边侧直流电源u*。的正负母线并联；

3、所述原边侧h桥电路包括4个带反向并联二极管的开关管，分别记为开关管s*p1、开关管s*p2、开关管s*p3和开关管s*p4，其中，开关管s*p1的发射极和开关管s*p2的集电极串联组成原边侧第一桥臂，且开关管s*p1的发射极和开关管s*p2的集电极的接点记为原边侧第一桥臂中点a，开关管s*p3的发射极和开关管s*p4的集电极串联组成原边侧第二桥臂，且开关管s*p3的发射极和开关管s*p4的集电极的接点记为原边侧第二桥臂中点b；所述原边侧第一桥臂、原边侧第二桥臂并联在原边侧直流电源u*1的正负直流母线之间；

4、所述原边侧补偿网络包括原边侧谐振电感l*f1、原边侧谐振电容c*f1和原边侧补偿电容c*1；原边侧谐振电感l*f1的一端与原边侧第一桥臂中点a连接，另一端串联原边侧补偿电容c*1后与原边侧发射线圈l*1的一端连接，原边侧发射线圈l*1的另一端与原边侧第二桥臂中点b连接；原边侧谐振电容c*f1的一端接入原边侧谐振电感l*f1和原边侧补偿电容c*1之间、另一端与原边侧第二桥臂中点b连接；

5、所述副边侧h桥电路包括4个带反向并联二极管的开关管，分别记为开关管s*s1、开关管s*s2、开关管s*s3和开关管s*s4，其中，开关管s*s1的发射极和开关管s*s2的集电极串联组成副边侧第一桥臂，且开关管s*s1的发射极和开关管s*s2的集电极的接点记为副边侧第一桥臂中点a，开关管s*s3的发射极和开关管s*s4的集电极串联组成副边侧第二桥臂，且开关管s*s3的发射极和开关管s*s4的集电极的接点记为副边侧第二桥臂中点b；所述副边侧第一桥臂、副边侧第二桥臂并联在副边侧直流电源u*o的正负直流母线之间；

6、所述副边侧补偿网络包括副边侧谐振电感l*f2、副边侧谐振电容c*f2和副边侧补偿电容c*2；副边侧谐振电感l*f2的一端与副边侧第一桥臂中点a连接，另一端串联一个副边侧补偿电容c*2后与副边侧接受线圈l*2的一端连接，副边侧接受线圈l*2的另一端与副边侧第二桥臂中点b连接；副边侧谐振电容c*f2的一端接入副边侧谐振电感l*f2和副边侧补偿电容c*2之间、另一端与副边侧第二桥臂中点b连接；

7、副边侧接受线圈l*2通过互感m*接收原边侧发射线圈l*1发射的电磁场，并转化为电能；

8、将双lcc型双向无线充电系统记为系统，设定系统中所有开关管频率f均相同，并记系统运行角频率为ω，ω＝2πf；所述相位同步方法包括以下步骤：

9、步骤1，原边侧h桥电路控制设计

10、将开关管s*p1、开关管s*p2、开关管s*p3和开关管s*p4的驱动信号分别记为驱动信号qp1、驱动信号qp2、驱动信号qp3和驱动信号qp4，四个驱动信号占空比均为1/2，其中，驱动信号qp1和qp4之间的时间差为0，驱动信号qp2滞后于驱动信号qp1、驱动信号qp3滞后于驱动信号qp4，滞后时间均为1/2f；

11、步骤2，副边侧h桥电路控制设计

12、将开关管s*s1、开关管s*s2、开关管s*s3和开关管s*s4的驱动信号分别记为驱动信号qs1、驱动信号qs2、驱动信号qs3和驱动信号qs4，四个驱动信号占空比均为1/2，其中，驱动信号qs1和qs4之间的时间差为0，驱动信号qs2滞后于驱动信号qs1、驱动信号qs3滞后于驱动信号qs4，滞后时间均为1/2f；

13、步骤3，副边侧移相控制以实现相位同步

14、原边侧定位，副边侧以相位角差c为单位相对原边侧进行等相位角滞后移相，并实时监测副边侧谐振电容c*f2两端电压幅值的变化，记第i-1次移相后得到的副边侧谐振电容c*f2两端电压幅值为幅值ui-1，第i次移相后得到的副边侧谐振电容c*f2两端电压幅值为幅值ui，i为移相的次数，i为正整数；

15、记满足相位同步时副边侧谐振电容c*f2两端电压幅值为同步电压幅值ucf2，本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种双LCC型双向无线充电系统原副边相位同步方法，所述双LCC型双向无线充电系统包括原边侧直流电源U*i、副边侧直流电源U*。和双向无线充电模块；所述双向无线充电模块包括原边侧滤波电容C10、原边侧H桥电路、原边侧补偿网络、原边侧发射线圈L*1、副边侧接受线圈L*2、副边侧补偿网络、副边侧H桥电路、副边侧滤波电容C20；所述原边侧滤波电容C10与原边侧直流电源U*i的正负母线并联，所述副边侧滤波电容C20与副边侧直流电源U*o的正负母线并联；

2.根据权利要求1所述的一种双LCC型双向无线充电系统原副边相位同步方法，其特征在于，步骤3所述同步电压幅值Ucf2的表达式为：

3.根据权利要求1所述的一种双LCC型双向无线充电系统原副边相位同步方法，其特征在于，步骤3所述相位角差C为4°-7°。

【技术特征摘要】

1.一种双lcc型双向无线充电系统原副边相位同步方法，所述双lcc型双向无线充电系统包括原边侧直流电源u*i、副边侧直流电源u*。和双向无线充电模块；所述双向无线充电模块包括原边侧滤波电容c10、原边侧h桥电路、原边侧补偿网络、原边侧发射线圈l*1、副边侧接受线圈l*2、副边侧补偿网络、副边侧h桥电路、副边侧滤波电容c20；所述原边侧滤波电容c10与原边侧直流电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王付胜，唐立，周梦豪，杨金涛，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：

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