本发明涉及磁耦合无线电能传输(mc-wpt)，尤其涉及一种双能道mc-wpt系统的环流补偿方法及双能道mc-wpt系统。
背景技术：
1、与有线充电相比，无线充电在安全与便捷方面具备天然的优势，可避免电缆插拔，线路老化，绝缘层磨损，电火花等带来的安全隐患。一方面方便了人们的日常生活，另一方面也加强了各充电场景下的安全性、可靠性。
2、近几十年来，国内外学者围绕wpt系统做了大量相关研究，主要研究有磁耦合机构设计、谐振补偿拓扑、调谐控制策略、电磁辐射安全等方面，其中，磁耦合机构的优化提升至关重要。针对现行的电动汽车无线充电偏移偏转范围标准的基础上，为了进一步增强电动汽车wpt系统的抗偏移偏转性能，使得系统的输出电压和功率具有更强的稳定性，现有诸多文献提出了增设磁耦合机构能量耦合通道的方式。
3、有文献提出了一种基于ddq(double-d quadrature)线圈的双耦合lcl拓扑ipt系统，利用耦合补偿电感作为系统第二能量通道，提高系统效率，其中接收端和发射端的dd线圈与q线圈默认解耦，但在实际应用中，dd线圈无法实现完全对称，导致双能道输出功率不平衡，系统效率提升较低。
4、有文献提出了一种基于双层正交dd(dqdd)线圈的高抗偏移偏转wpt系统，两对dd线圈激发的合成磁场呈周期性旋转分布，使得dqdd线圈兼具抗偏移和抗偏转性能。基于双层正交dd线圈的wpt系统的先前分析，发射端和接收端的同侧dd线圈之间假设完全正交，同侧耦合均被忽略。实际上，由于工艺制造以及手工绕制方面的误差无法避免，双层dd线圈间无法实现完全正交，同侧线圈间耦合不可忽略，继而产生耦合环流，耦合环流随着接收线圈与发射线圈相对位置的变化而变化。耦合环流的存在，会影响系统的谐振条件，忽略耦合环流使得系统难以处于谐振状态，引起无功环流进而降低系统效率；且在一定偏移程度下耦合环流会加剧双能道间的功率分配不平衡，因此对于耦合环流的特性分析必不可少。环流机理的揭示可确保系统无功功率完全补偿以及双能道间传输功率的分配。
技术实现思路
1、本发明提供双能道mc-wpt系统的环流补偿方法及双能道mc-wpt系统，解决的技术问题在于：现有的双能道无线电能传输系统存在耦合环流，使得系统难以处于谐振状态，引起无功环流进而降低系统效率，且在一定偏移程度下耦合环流会加剧双能道间的功率分配不平衡。
2、为解决以上技术问题，本发明提供双能道mc-wpt系统的环流补偿方法，包括步骤：
3、s1、确定双能道mc-wpt系统即磁耦合无线电能传输系统的电路结构；
4、所述双能道mc-wpt系统由直流电源、两组并联的全桥逆变电路、两组lcc-s谐振电路、旋转磁场耦合机构、两组串联的整流滤波电路和负载电阻构成；
5、s2、根据实际需求和系统谐振条件设置双能道mc-wpt系统的参数；
6、s3、分析增加双能道mc-wpt系统无功功率的耦合环流的计算式；
7、s4、根据所述步骤s3确定的计算式设置用以补偿环流无功功率的容值分量；
8、s5、根据所述容值分量重新确定两组lcc-s谐振电路中原边串联补偿电容的值。
9、进一步地，在所述步骤s3中，增加双能道mc-wpt系统无功功率的耦合环流包括一能道输入电流i1的无功部分和二能道输入电流i2的无功部分，i1的无功部分包括路径④⑤⑥对一能道的环流分量it21_4、it21_5、it1_6，i2的无功部分包括路径④⑤⑥对二能道的环流分量it12_4、it12_5、it2_6，其中路径④包含的耦合互感依次为mt2r2、mt1r2，路径⑤包含的耦合互感依次为mt2r1、mt1r1，路径⑥包含的耦合互感为mr1r2，mt1r1为一能道发射线圈lt1与一能道接收线圈lr1之间的正对耦合互感，mt2r2为二能道发射线圈lt2与二能道接收线圈lr2之间的正对耦合互感，mt1r2为线圈lt1与lr2之间的交叉耦合互感，mt2r1为线圈lt2与lr1之间的交叉耦合互感，mr1r2为线圈lr1与lr2之间的耦合互感。
10、进一步地，所述步骤s4具体包括步骤：
11、s41、建立两路能道④⑤⑥路径环流it21_4、it21_5、it1_6、it12_4、it12_5、it2_6在对应发射线圈上的映射阻抗；
12、s42、以两路能道④⑤⑥的映射总阻抗与两路lcc网络的串联谐振电容容抗xct1、xct2彼此抵消为目标，计算用以补偿两路lcc网络中串联谐振电容ct1、ct2的容值分量ct1'和ct2'。
13、进一步地，在所述步骤s3中，环流分量it21_4、it21_5、it1_6、it12_4、it12_5、it2_6的计算式如下：
14、
15、其中，j为虚数单位，ω为系统工作角频率，r1、r2分别为接收线圈lr1和lr2所在回路对应连接的等效负载电阻，u为两组全桥逆变电路的基波输出电压的幅值，自定义的参数z0＝r1r2+mr1r22ω2，lft1为一能道的补偿电感。
16、进一步地，在所述步骤s41中，it21_4、it21_5、it1_6、it12_4、it12_5、it2_6在对应发射线圈上的映射阻抗分别为：
17、
18、进一步地，在所述步骤s42中，ct1'和ct2'计算为：
19、
20、其中，e、f、g均为自定义的中间参数，表示为：
21、
22、进一步地，在所述步骤s5中，重新确定两组lcc-s谐振电路中原边串联补偿电容ct1、ct2的值分别为：
23、
24、lft2为二能道的补偿电感。
25、进一步地，在所述步骤s5后还包括步骤：
26、s6、检测双能道mc-wpt系统的两能道的耦合环流；
27、s7、将两能道的耦合环流的检测值与采用步骤s3的计算式得到的理论计算值进行对比，得到对比结果。
28、进一步地，所述步骤s6具体包括步骤：
29、s61、检测双能道mc-wpt系统的两能道的输入电流；
30、s62、将二能道逆变输出处短接，检测双能道mc-wpt系统的两能道的输入电流；
31、s63、将所述步骤s61所得输入电流与所述步骤s62所得输入电流进行作差，得到两能道的耦合环流。
32、本发明还提供一种双能道mc-wpt系统，其关键在于，由直流电源、两组并联的全桥逆变电路、两组lcc-s谐振电路、旋转磁场耦合机构、两组串联的整流滤波电路和负载电阻构成；两组lcc-s谐振电路中的原边串联补偿电容的值根据上述方法中所述的步骤s2～s5进行设置。
33、本发明提供的双能道mc-wpt系统的环流补偿方法及双能道mc-wpt系统，针对双能道无线电能传输系统中由不可避免的同侧耦合引起的耦合环流所导致系统难以处于谐振状态以及功率分配不平衡的问题，分析双能道无线电能传输系统的耦合环流形成机理，推导出耦合环流的表达式，建立了计及耦合环流的谐振元件的参数配置条件及环流检测方法。通过仿真与实验验证计及耦合环流的谐振元件的参数配置条件以及环流检测方法的可行性，并证明了耦合环流形成机理分析过程的正确性。
1.双能道mc-wpt系统的环流补偿方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的双能道mc-wpt系统的环流补偿方法，其特征在于：在所述步骤s3中，增加双能道mc-wpt系统无功功率的耦合环流包括一能道输入电流i1的无功部分和二能道输入电流i2的无功部分，i1的无功部分包括路径④⑤⑥对一能道的环流分量it21_4、it21_5、it1_6，i2的无功部分包括路径④⑤⑥对二能道的环流分量it12_4、it12_5、it2_6，其中路径④包含的耦合互感依次为mt2r2、mt1r2，路径⑤包含的耦合互感依次为mt2r1、mt1r1，路径⑥包含的耦合互感为mr1r2，mt1r1为一能道发射线圈lt1与一能道接收线圈lr1之间的正对耦合互感，mt2r2为二能道发射线圈lt2与二能道接收线圈lr2之间的正对耦合互感，mt1r2为线圈lt1与lr2之间的交叉耦合互感，mt2r1为线圈lt2与lr1之间的交叉耦合互感，mr1r2为线圈lr1与lr2之间的耦合互感。
3.根据权利要求2所述的双能道mc-wpt系统的环流补偿方法，其特征在于，所述步骤s4具体包括步骤：
4.根据权利要求3所述的双能道mc-wpt系统的环流补偿方法，其特征在于，在所述步骤s3中，环流分量it21_4、it21_5、it1_6、it12_4、it12_5、it2_6的计算式如下：
5.根据权利要求4所述的双能道mc-wpt系统的环流补偿方法，其特征在于，在所述步骤s41中，it21_4、it21_5、it1_6、it12_4、it12_5、it2_6在对应发射线圈上的映射阻抗分别为：
6.根据权利要求5所述的双能道mc-wpt系统的环流补偿方法，其特征在于，在所述步骤s42中，ct1'和ct2'计算为：
7.根据权利要求6所述的双能道mc-wpt系统的环流补偿方法，其特征在于，在所述步骤s5中，重新确定两组lcc-s谐振电路中原边串联补偿电容ct1、ct2的值分别为：
8.根据权利要求2～7任一项所述的双能道mc-wpt系统的环流补偿方法，其特征在于，在所述步骤s5后还包括步骤：
9.根据权利要求8所述的双能道mc-wpt系统的环流补偿方法，其特征在于，所述步骤s6具体包括步骤：
10.双能道mc-wpt系统，其特征在于，由直流电源、两组并联的全桥逆变电路、两组lcc-s谐振电路、旋转磁场耦合机构、两组串联的整流滤波电路和负载电阻构成；两组lcc-s谐振电路中的原边串联补偿电容的值根据权利要求1～9任一项所述的步骤s2～s5进行设置。
