[发明专利]一种谐振式无线充电系统中一次侧电容与电感参数的辨识方法

权利要求书

1.一种谐振式无线充电系统中一次侧电容与电感参数的辨识方法，用以获取谐振式无线充电系统中谐振电路一次侧电容与电感的实际值，其特征在于，包括以下步骤：

(1)针对谐振式无线充电系统典型结构，根据无线充电系统等效电路图，建立谐振式无线充电系统谐振电路一次侧电流有效值方程；

(2)根据步骤(1)中的谐振电路一次侧电流有效值方程，建立能够使谐振电路一次侧电流达到有效值峰值的输入信号的频率约束方程；

(3)通过检测谐振电路一次侧的实时电流，得到电流实时波形，进一步获取两个辨识过程中所需的特征量：通过电流波形稳态分析得到电流的稳态有效值；对系统启动瞬态波形进行傅里叶变换，得到能够使谐振电路一次侧电流有效值达到峰值的输入信号频率；

(4)对一次侧电流有效值方程以及输入信号频率约束方程中的未知量即谐振电路一次侧电容和电感参数进行参数辨识，得到谐振电路一次侧电容和电感实际值。

2.根据权利要求1所述的一种谐振式无线充电系统中一次侧电容与电感参数的辨识方法，其特征在于，所述步骤(1)具体包含以下步骤：

根据谐振式无线充电系统典型结构，构建系统等效电路图，根据回路电流方程，得到谐振式无线充电系统谐振电路一次侧电流有效值方程为：

其中

Z₀为将谐振电路二次侧阻抗和互感抗通过互感反映到一次侧后一次侧等效总阻抗，R₀、X₀分别为二次侧阻抗反映至一次侧后一次侧等效总电阻和等效总电抗，ω为谐振电路输入信号角频率，L₁为谐振电路一次侧线圈电感，L₂为二次侧线圈电感，C₁为谐振电路一次侧补偿电容，C₂为二次侧补偿电容，M为谐振电路一次侧与二次侧的互感，k为耦合因数，R₁为谐振电路一次侧等效内阻，R₂为二次侧等效内阻，R_S为充电负载等效电阻，U为谐振电路输入电压有效值，I₁为谐振电路一次侧电流有效值。

3.根据权利要求2所述的一种谐振式无线充电系统中一次侧电容与电感参数的辨识方法，其特征在于，所述步骤(2)具体包含以下步骤：

根据步骤(1)，谐振式无线充电系统谐振电路一次侧电流有效值方程对于输入信号角频率ω连续可导，当一次侧电流有效值取得峰值时偏导为0，设此时谐振电路输入信号频率为f₀、角频率为ω₀＝2πf₀，则输入信号频率约束方程为：

其中

a₄＝(R₂+R_S)²+a₅²

4.根据权利要求1所述的一种谐振式无线充电系统中一次侧电容与电感参数的辨识方法，其特征在于，所述步骤(3)具体包含以下步骤：

(3.1)对一次侧电流实时波形进行稳态分析，提取电流稳态有效值I₁；

(3.2)截取系统启动时谐振电路一次侧电流瞬态波形，对瞬态波形进行傅里叶变换，傅里叶频谱中各次谐波分量幅值将出现一个或两个峰值，其中一个幅值峰值对应的谐波频率为谐振电路实际输入信号的频率，若存在另一个幅值峰值，则其所对应的谐波频率值即为能够使系统一次侧电流有效值达到峰值的输入信号频率f₀，得ω₀＝2πf₀；若此步骤中傅里叶频谱仅出现一个幅值峰值，则此时谐振电路的实际输入信号频率与频率f₀相等，即f₀＝f。

5.根据权利要求2所述的一种谐振式无线充电系统中一次侧电容与电感参数的辨识方法，其特征在于，所述步骤(4)具体包含以下步骤：

(4.1)对于步骤(1)中的电流有效值方程和步骤(2)中的频率约束方程，系统的互感耦合因数、谐振电路二次侧电容与电感以及谐振电路中等效电阻均为已知量，则两方程表示为如下形式：

代入步骤(3)获取的两特征量I₁和ω₀，那么两方程的未知量即待辨识参数仅为谐振电路一次侧电容和电感值；

(4.2)取目标函数为min Y(L₁,C₁)＝|G(ω₀,L₁,C₁)|+|H(L₁,C₁)-I₁|，通过优化算法找到使Y(L₁,C₁)最小的L₁、C₁值，从而实现L₁、C₁的参数辨识，则得到谐振电路一次侧电容和电感值。