无线充电系统Buck变换器输入电容临界值设计方法

技术特征：
1.无线充电系统buck变换器输入电容临界值设计方法，其特征在于：所述方法具体包括：对无线充电系统进行信号建模得到控制-输出的传递函数：式中，d为buck的占空比；由(1)可知，传递函数中存在着一个右半平面零点，其位置为：确定直流侧输入电容c
dc
的最小临界电容值，该最小临界电容值的确定方法具体为：假设接收端正弦电流为：i
ls
(t)＝i
ls
sin(ωt)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)其中ω是谐振角频率,ω＝2πf；则整流后的电流为：i
r
(t)＝i
ls
|sin(ωt)|
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)开关管s在时间段0～dt
b
开通，整流电流i
r
(t)和输入电容c
dc
共同给电感充电；c
dc
电荷量不断减小，电压降低，电感电流增加；在此阶段，c
dc
的放电电流平均值i
dc1
表示为：式中t
b
为buck电路开关周期，t
b
＝1/f
b
；开关频率为f
b
；电路工作于ccm，l足够大，电感电流在此期间视作恒定不变，即i
l
＝i
o
＝u/r；当i
r
(t)位于最小值区间时，c
dc
放电平均电流最大，满足：电容电荷方程q＝c
·
δu＝i
·
t，在此阶段，最小电容值c
dc-min1
需满足：电容为临界值时：联立(6)-(8)得：开关管s在时间段dt
b
～t
b
关断,整流电流i
r
(t)给电容c
dc
充电，c
dc
电荷量不断积累，电压升高，电感l沿着二极管d续流，电流减小，在此阶段，c
dc
的充电电流平均值i
dc2
表示为：
当i
r
(t)位于最大值区间时，c
dc
充电平均电流最大，满足：在此阶段，最小电容量c
dc-min2
需满足：联立(11)，(12)得：由(9)和(13)，得到最小临界电容值c
dc-min
：c
dc-min
＝max{c
dc-min1
,c
dc-min2
}
ꢀꢀꢀ
(14)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无线充电系统buck变换器由开关管s、二极管d、电感l和输出滤波电容c
o
构成。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无线充电系统的接收端电路包括l
s
和c
s
构成的串联谐振电路、d
1-d4构成的不控整流桥、直流链电容c
dc
、buck变换器和负载r。

技术总结
本发明提出无线充电系统Buck变换器输入电容临界值设计方法。所述方法通过开关管S在不同时间段的开通和关断来确定不同时间段内的电容临界值，从而根据不同时间段的电容临界值来得到最小临界电容值。所述方法能够抑制右半平面零点存在带来的不利影响，实现整体性能的提升，对于无线充电系统的合理设计有重要的意义。意义。意义。


技术研发人员：董帅 刘杰 陈向宇 黄正宇 林晨 朱春波
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：2022.11.22
技术公布日：2023/3/3