一種基波電流補(bǔ)償高次諧波電流的LCCL諧振結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)方法

高鍵鑫，吳旭升，高 嵬，汪小娜

(海軍工程大學(xué) 電氣工程學(xué)院，湖北 武漢 430033)

0 引言

電磁感應(yīng)式無(wú)線電能傳輸ICPT(Inductive Contactless Power Transfer)系統(tǒng)利用電磁感應(yīng)原理，在較大的氣隙中通過(guò)磁場(chǎng)傳遞能量，可以實(shí)現(xiàn)較大功率電能的非接觸傳輸[1-2]。由于ICPT系統(tǒng)發(fā)射端線圈與接收端線圈之間存在較大的氣隙，難以形成較為集中的磁路。因此，現(xiàn)有ICPT系統(tǒng)大多采用在發(fā)射側(cè)和接收側(cè)線圈兩端增加諧振結(jié)構(gòu)的方法，降低線圈漏感引起的無(wú)功功率，提升系統(tǒng)功率因數(shù)。

諧振結(jié)構(gòu)按照電路結(jié)構(gòu)和采用的獨(dú)立儲(chǔ)能元件個(gè)數(shù)，可分為一階電容串聯(lián)或并聯(lián)結(jié)構(gòu)[3-5]、二階LC結(jié)構(gòu)[6-7]、三階LLC[8]或LCL結(jié)構(gòu)[9-13]以及高階復(fù)雜結(jié)構(gòu)。目前，國(guó)內(nèi)外科研工作者對(duì)一階基本型結(jié)構(gòu)、二階LC結(jié)構(gòu)方面的研究較為全面，但在三階及高階諧振結(jié)構(gòu)方面的研究還相對(duì)不足。

在三階諧振網(wǎng)絡(luò)方面，大部分學(xué)者借鑒軟開關(guān)諧振變換器的思路，對(duì)ICPT系統(tǒng)三階諧振網(wǎng)絡(luò)的研究以LCL網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為主。文獻(xiàn)[9-12]通過(guò)二端口網(wǎng)絡(luò)傳輸參數(shù)矩陣、拉普拉斯變換等方法刻畫了LCC/CCL補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，為國(guó)內(nèi)研究基于LCL的ICPT系統(tǒng)諧振網(wǎng)絡(luò)做出了較大貢獻(xiàn)。但由于用二端口網(wǎng)絡(luò)傳輸參數(shù)矩陣、拉普拉斯變換等方法不便于分析高次諧波等原因，僅對(duì)LCL諧振網(wǎng)絡(luò)基波特性進(jìn)行了研究。文獻(xiàn)[13]研究了應(yīng)用于ICPT系統(tǒng)的LCCL諧振網(wǎng)絡(luò)，描述了LCCL諧振網(wǎng)絡(luò)的基波和高次諧波數(shù)學(xué)模型。但是，其計(jì)算高次諧波電流方法采用了級(jí)數(shù)的近似數(shù)值計(jì)算方法，未能全部計(jì)算高次諧波對(duì)諧振結(jié)構(gòu)的影響，導(dǎo)致其理論推導(dǎo)得到的諧振結(jié)構(gòu)參數(shù)值產(chǎn)生了一定的偏差。……