[发明专利]一种无线充电系统负载和互感估计方法

说明书

一种无线充电系统负载和互感估计方法，步骤如下：步骤A、对逆变器输出电压、原边补偿电路中并联电容的电压、及无线能量传输线圈输入电流进行上升沿过零点检测，获取在一个周期内上升沿过零点时间；步骤B、获取无线充电系统工作频率，测量原边补偿电路中电感和电容值，以及无线能量传输线圈原边和副边自感值，计算副边电路反射复阻抗；步骤C、获取副边补偿电路的等效输入复阻抗与负载的函数关系；步骤D、利用副边电路反射复阻抗以及副边补偿电路的等效输入复阻抗与负载的函数关系对负载进行估计；步骤E、利用副边电路反射复阻抗、副边补偿电路的等效输入复阻抗与负载的函数关系以及负载的估计值对互感进行估计。

技术领域

本发明涉及一种无线充电系统的负载和互感估计方法。

背景技术

由于使用方便、无导线连接等优点，无线充电系统受到了越来越广泛的关注，并被引入到嵌入式医疗、电动汽车、智能家居等领域。在实际应用中，无线充电系统的负载和互感会发生变化，进而影响无线充电系统的性能和控制策略。专利CN 106532982 A“一种负载在线识别的无线电能传输系统及负载识别方法”通过提取并检测负载电流中的基波和谐波电流的含量和大小，建立关于负载阻值和电抗的方程组，从而识别出负载的性质及大小。然其是在副边进行检测，需要额外的通信回路将所检测的负载信息传递到原边进行控制，且该方法无法对互感大小进行检测。专利CN 106786886 A“一种基于负载识别技术的无线充电系统充电方法”，提出了一种通过检测与原边线圈并联的电容上的电压信息来检测无线充电系统负载的方法。但其只能判断负载设备是否合法，而不能对无线充电系统负载的值进行估计。专利CN 103475076 B“便携式电子设备无线充电系统及负载检测方法”，同时采用电流传感器和压力传感器对无线充电系统负载进行检测。但同样，其只能对负载设备是否存在进行定性判断，而不能定量地估计无线充电系统负载的值。因此，需要一种能够对无线充电系统负载和互感同时进行定量估计，并且简单易行的方法。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术不能简单有效地同时定量估计无线充电系统负载和互感的问题，提出一种无线充电系统负载和互感估计方法。本发明可为负载和互感变化情况下的无线充电系统的控制方法提供依据，以达到无线充电系统所需的输出性能指标。

应用所述无线充电系统负载和互感估计方法的无线充电系统包括母线电源、逆变器、原边补偿电路、无线能量传输线圈、副边补偿电路、整流桥，以及负载。所述逆变器的输入端与母线电源连接，逆变器的输出端与原边补偿电路输入端相连，原边补偿电路的输出端与无线能量传输线圈的输入端相连，无线能量传输线圈的输出端与副边补偿电路的输入端相连，副边补偿电路的输出端与整流桥的输入端相连，整流桥的输出端与负载连接。

本发明无线充电系统负载和互感估计方法考虑到直接对无线能量传输线圈输入侧电压电流信号的采集和计算对负载和互感估计精度的影响，采用无线能量传输线圈输入侧电压电流信号的过零点时间差代替其各自基波分量的相位差进行参数估计，包含以下步骤：

步骤A、对逆变器输出电压、原边补偿电路中并联电容的电压、以及无线能量传输线圈输入电流进行上升沿过零点检测，获取在一个周期内其各自上升沿过零点时间；

步骤B、获取无线充电系统工作频率，测量原边补偿电路中电感和电容值，以及无线能量传输线圈原边和副边自感值，结合一个周期内逆变器输出电压、原边补偿电路中并联电容的电压、以及无线能量传输线圈输入电流其各自上升沿过零点时间计算副边电路反射复阻抗；

步骤C、获取副边补偿电路的等效输入复阻抗与负载的函数关系；

步骤D、利用副边电路反射阻抗以及副边补偿电路的等效输入复阻抗与负载的函数关系对负载进行估计；

步骤E、利用副边电路反射复阻抗、副边补偿电路的等效输入复阻抗与负载的函数关系以及负载的估计值对互感进行估计。