抑制传导干扰的电动汽车无线充电系统

本发明涉及无线充电，尤其涉及一种抑制传导干扰的电动汽车无线充电系统。

背景技术：

1、电动汽车无线充电技术能够实现电能在充电电源与车辆之间通过磁耦合的方式实现非接触式能量传输，具有便捷、灵活的优点。然而，在实际应用中，电磁干扰严重会导致设备难以运行，同时对周边设备产生影响。

2、电动汽车无线充电系统处于开放环境中，会对外界造成严重的电磁干扰问题，主要包括传导电磁干扰和辐射电磁干扰。该系统产生的传导干扰不仅会影响使用相同电源的其他设备，还会在太空中产生辐射发射，影响电动汽车上的敏感设备。对于大功率无线充电系统的电磁干扰问题，首先需要准确定位干扰源，明确电磁干扰的传播路径，然后采取适当的抑制方法，将干扰降低到标准以下。目前，一般的分析和抑制方法涉及许多滤波器元件，很少考虑耦合线圈操作引起的传导电磁干扰。

技术实现思路

1、本发明提供抑制传导干扰的电动汽车无线充电系统，解决的技术问题在于：如何将电动汽车无线充电系统的传导干扰降低到标准以下。

2、为解决以上技术问题，本发明提供抑制传导干扰的电动汽车无线充电系统，包括发射端和接收端，所述发射端包括顺序连接的直流电源udc、输入电容cin、全桥逆变器、原边lcc补偿网络、发射线圈l1，所述接收端包括顺序连接的接收线圈l2、副边lcc补偿网络、整流器、输入电容cout和车载电池ubat；所述原边lcc补偿网络包括原边补偿电感lf1、原边并联补偿电容cf1、原边串联补偿电容cp，所述副边lcc补偿网络包括副边补偿电感lf2、原边并联补偿电容cf2、原边串联补偿电容cs；

3、其关键在于：

4、原边补偿电感lf1替换成两个相同的电感lf11和电感lf12分别连接全桥逆变器的左桥臂输出端a和右桥臂输出端b，原边串联补偿电容cp替换为两个相同的电容cp1和cp2分别连接在发射线圈l1的同名端和异名端之间，副边补偿电感lf2替换成两个相同的电感lf21和电感lf22分别连接整流器的左桥臂输入端a和右桥臂输入端b，副边串联补偿电容cs替换为两个相同的电容cs1和cs2连接在接收线圈l2的同名端和异名端之间；

5、所述发射端还包括第一级原边滤波器以及顺序连接在输入电容cin和全桥逆变器之间的线性阻抗网络、第二级滤波器；所述第一级原边滤波器包括两个相同且相耦合的共模电感lcm11和lcm12，两个相同的共模电容cy11和cy12，共模电感lcm11的异名端连接电感lf11，同名端连接共模电容cy11的一端、电容cf1的一端和电容cp1的一端，共模电容cy11的另一端接地；共模电感lcm12的异名端连接电感lf12，同名端连接共模电容cy12的一端、电容cf1的另一端和电容cp2的一端，共模电容cy12的另一端接地；

6、所述接收端还包括第一级副边滤波器，所述第一级副边滤波器采用与所述第一级原边滤波器相同的结构对称地连接在副边lcc补偿网络之间；

7、所述第二级滤波器采用与所述第一级原边滤波器相对称的结构。

8、优选地，对于所述第一级原边滤波器、所述第二级滤波器、所述第一级副边滤波器中的任一共模电感lcm，其参数值由下式确定：

9、

10、其中，f0表示该共模电感lcm所属滤波器的转折频率，cy表示该共模电感lcm所直接连接的共模电容。

11、优选地，对于所述第一级原边滤波器、所述第二级滤波器、所述第一级副边滤波器中的任一滤波器，其转折频率f0由下式计算：

12、

13、其中，fh表示需要衰减的频率，acm表示共模衰减量，af表示衰减斜线的斜率；

14、共模衰减量acm由下式计算：

15、acm＝ancm-al+m

16、其中，ancm表示第n次谐波的幅值，al表示幅值标准限值，m表示滤波器抑制的安全裕度。

17、优选地，所述第一级原边滤波器和所述第一级副边滤波器的转折频率f0等于系统工作频率。

18、优选地，所述第二级滤波器的转折频率f0等于系统工作频率的1/n，n为不大于5不小于20的整数。

19、优选地，所述第一级副边滤波器包括两个相同且相耦合的共模电感lcm21和lcm22，两个相同的共模电容cy21和cy22；共模电感lcm21的异名端连接电感lf21，同名端连接共模电容cy21的一端、电容cf2的一端和电容cs1的一端，共模电容cy21的另一端接地；共模电感lcm22的异名端连接电感lf22，同名端连接共模电容cy22的一端、电容cf2的另一端和电容cs2的一端，共模电容cy22的另一端接地。

20、优选地，共模电容cy11、cy12、cy21和cy22采用用于在补偿结构中滤波的第一典型值。

21、优选地，所述第二级滤波器包括两个相同且相耦合的共模电感lcm31和lcm32，两个相同的共模电容cy31和cy32；共模电感lcm31的异名端连接所述全桥逆变器的第一输入端，同名端连接所述线性阻抗网络的一端和共模电容cy31的一端，共模电容cy31的另一端接地；共模电感lcm32的异名端连接所述全桥逆变器的第二输入端，同名端连接所述线性阻抗网络的另一端和共模电容cy32的一端，共模电容cy32的另一端接地。

22、优选地，共模电容cy31和cy32采用不用于在补偿结构中滤波的第二典型值。

23、优选地，所述线性阻抗网络包括顺序串联在直流电源udc的正极端和负极端之间的电阻r1、电容c3、电容c4和电阻r2。

24、本发明提供的抑制传导干扰的电动汽车无线充电系统，面向电动汽车无线充电系统的传导干扰，建立了考虑系统寄生参数的传导干扰电路模型，分析了系统传导干扰电流路径，从而提出了两级传导干扰抑制电路，包括第一级原副边滤波器和第二级滤波器，并对滤波器进行参数设计，第一级原副边滤波器对尖峰电流进行抑制，第二级滤波器抑制流入lisn网络(线性阻抗网络)的基波电流，实现了对大功率无线充电系统对地干扰电流的有效抑制。实验结果表明，该系统在大于150khz的频段均符合cispr25标准要求，没有超标的频率点。并且将系统对地干扰电流有效值降低至10ma，远低于icnirp标准要求的17ma限值。

技术特征：

1.抑制传导干扰的电动汽车无线充电系统，包括发射端和接收端，所述发射端包括顺序连接的直流电源udc、输入电容cin、全桥逆变器、原边lcc补偿网络、发射线圈l1，所述接收端包括顺序连接的接收线圈l2、副边lcc补偿网络、整流器、输入电容cout和车载电池ubat；所述原边lcc补偿网络包括原边补偿电感lf1、原边并联补偿电容cf1、原边串联补偿电容cp，所述副边lcc补偿网络包括副边补偿电感lf2、原边并联补偿电容cf2、原边串联补偿电容cs；

2.根据权利要求1所述的抑制传导干扰的电动汽车无线充电系统，其特征在于，对于所述第一级原边滤波器、所述第二级滤波器、所述第一级副边滤波器中的任一共模电感lcm，其参数值由下式确定：

3.根据权利要求2所述的抑制传导干扰的电动汽车无线充电系统，其特征在于，对于所述第一级原边滤波器、所述第二级滤波器、所述第一级副边滤波器中的任一滤波器，其转折频率f0由下式计算：

4.根据权利要求3所述的抑制传导干扰的电动汽车无线充电系统，其特征在于：所述第一级原边滤波器和所述第一级副边滤波器的转折频率f0等于系统工作频率。

5.根据权利要求4所述的抑制传导干扰的电动汽车无线充电系统，其特征在于：所述第二级滤波器的转折频率f0等于系统工作频率的1/n，n为不大于5不小于20的整数。

6.根据权利要求1～5任一项所述的抑制传导干扰的电动汽车无线充电系统，其特征在于：所述第一级副边滤波器包括两个相同且相耦合的共模电感lcm21和lcm22，两个相同的共模电容cy21和cy22；共模电感lcm21的异名端连接电感lf21，同名端连接共模电容cy21的一端、电容cf2的一端和电容cs1的一端，共模电容cy21的另一端接地；共模电感lcm22的异名端连接电感lf22，同名端连接共模电容cy22的一端、电容cf2的另一端和电容cs2的一端，共模电容cy22的另一端接地。

7.根据权利要求6所述的抑制传导干扰的电动汽车无线充电系统，其特征在于：共模电容cy11、cy12、cy21和cy22采用用于在补偿结构中滤波的第一典型值。

8.根据权利要求1～5任一项所述的抑制传导干扰的电动汽车无线充电系统，其特征在于：所述第二级滤波器包括两个相同且相耦合的共模电感lcm31和lcm32，两个相同的共模电容cy31和cy32；共模电感lcm31的异名端连接所述全桥逆变器的第一输入端，同名端连接所述线性阻抗网络的一端和共模电容cy31的一端，共模电容cy31的另一端接地；共模电感lcm32的异名端连接所述全桥逆变器的第二输入端，同名端连接所述线性阻抗网络的另一端和共模电容cy32的一端，共模电容cy32的另一端接地。

9.根据权利要求8所述的抑制传导干扰的电动汽车无线充电系统，其特征在于：共模电容cy31和cy32采用不用于在补偿结构中滤波的第二典型值。

10.根据权利要求1所述的抑制传导干扰的电动汽车无线充电系统，其特征在于：所述线性阻抗网络包括顺序串联在直流电源udc的正极端和负极端之间的电阻r1、电容c3、电容c4和电阻r2。

技术总结本发明涉及无线充电技术领域，具体公开了一种抑制传导干扰的电动汽车无线充电系统，提出了两级传导干扰抑制电路，包括第一级原副边滤波器和第二级滤波器，并对滤波器进行参数设计，第一级原副边滤波器对尖峰电流进行抑制，第二级滤波器抑制流入LISN网络(线性阻抗网络)的基波电流，实现了对大功率无线充电系统对地干扰电流的有效抑制。实验结果表明，该系统在大于150kHz的频段均符合CISPR25标准要求，没有超标的频率点。并且将系统对地干扰电流有效值降低至10mA，远低于ICNIRP标准要求的17mA限值。技术研发人员：刘哲,李通,李思奇,鲁思兆,夏静林受保护的技术使用者：昆明理工大学技术研发日：技术公布日：2024/7/25