基于S-S或LCC-S结构的WPT无线电能传输电路模型采用输出电压闭环PI控制。 另附带电路主结构参数设计说明和计算。 运行环境为matlab/simulink最近在搞无线电能传输(WPT)系统的闭环控制发现S-S和LCC-S这两种补偿结构特别有意思。今天咱们直接上干货聊聊怎么用Matlab/Simulink搭闭环控制的WPT模型顺带把参数设计那点事说清楚。先看主电路拓扑配个手绘风格的等效电路图。对于LCC-S结构发射端用LCLT型补偿网络接收端就一个串联电容。重点在于补偿网络的参数设计这里有个实用公式Lp (RL * Q) / (2πf) # 发射线圈电感Cp 1 / ((2πf)^2 * Lp) # 并联补偿电容Cs 1 / (Q2πfRL) # 串联补偿电容这里的Q值建议取3-5之间实测发现Q4时传输效率能到92%。记得用LCR表实测线圈参数后微调理论值总得给实际误差留点余地。基于S-S或LCC-S结构的WPT无线电能传输电路模型采用输出电压闭环PI控制。 另附带电路主结构参数设计说明和计算。 运行环境为matlab/simulink闭环控制部分直接上Simulink的PID模块别被名字骗了其实只用PI就够。核心代码就三行s tf(s);Kp 0.8; Ki 150;PI_controller Kp Ki/s不过调参才是重头戏分享个实测有效的小技巧先给Ki置零慢慢增大Kp直到系统开始震荡然后取震荡临界值的60%作为最终Kp。接着调Ki观察输出电压的超调量控制在5%以内比较稳妥。建模仿真时注意这两个关键点耦合系数别设太高0.3-0.5比较符合真实工况开关频率建议用85kHz避开ISM频段干扰给个实测波形对比插入输出电压波动曲线图开环时电压波动能到±15%闭环后直接压到±2%以内。不过要注意采样延迟问题建议在反馈回路加个20us的纯延迟模块模拟实际采样延迟。最后说说参数设计的防坑指南补偿电容耐压至少留2倍余量实测时谐振电容炸过好几次的教训线圈间距超过直径的1/3时传输效率断崖式下跌MOSFET的体二极管反向恢复时间必须小于开关周期的1/10模型跑通之后可以玩点花的——试试动态负载变化测试。突然把负载从10Ω切到5Ω输出电压能在2ms内恢复稳定这响应速度够做电动车无线充电了。下次准备试试加入负载辨识算法应该还能再优化动态性能。