[发明专利]基于Buck环节的无线电能传输系统滑模控制方法

权利要求书

1.一种基于Buck环节的无线电能传输系统滑模控制方法，其特征在于包括以下步骤：

S1：以Buck电路中输出电容电压u_C1和续流电感电流i_L为检测对象，根据系统拓扑结构及电路参数，在u_C1-i_L相平面上确定最优开关切换点和稳态点；

S2：根据最优开关切换点和稳态点确定滑模直线的斜率以及纵轴截距；

S3：判断是否需要限流控制，如果需要，则调整滑模直线的斜率，得到新的滑模直线；

S4：判断是否发生负载切换，如果发生负载切换，则调整滑模直线的纵轴截距；

S5：实时获取Buck电路中输出电容电压u_C1和续流电感电流i_L，根据最终确定的滑模直线按照滑模控制策略控制Buck电路中开关管状态；

所述滑模控制策略为：

其中，S_g＝1表示发出开关管驱动信号，Buck开关管处于开通状态；S_g＝0表示不发出开关管驱动信号，Buck开关管处于关断状态，k表示滑模直线的斜率，且k＜0，b表示滑模直线的纵轴截距，且b＞0，当系统检测到负载电流发生突变Δi时，则按照b＝b-Δi调整滑模直线的纵轴截距。

2.根据权利要求1所述的基于Buck环节的无线电能传输系统滑模控制方法，其特征在于，

步骤S1中选取续流电感电流i_L、等效电感电流i_Leq和输出电容电压u_C1作为状态变量x＝[u_C1 i_L i_Leq]^T，以直流输入电压源E、整流二极管的正向压降U_d为输入向量u＝[E -U_D]^T，则在开通状态和关断状态有状态空间方程：其中i＝1表示电路处于开通状态，i＝2表示关断状态，A_i为系统矩阵，B_i为输入矩阵；通过对上述状态空间方程求解得到系统的状态运动轨迹，从而确定最优开关切换点和稳态点。

3.根据权利要求2所述的基于Buck环节的无线电能传输系统滑模控制方法，其特征在于，设定系统中Buck环节由开关管S_g、续流二极管D_S、续流电感L和滤波电容C₁组成，将Buck环节输出端所级联的高频逆变器及谐振网络等环节平均化等效处理为一阻感性负载，等效电感为L_eq，等效电阻为R_eq，则系统矩阵和输入矩阵分别为：

其中R_L为续流电感等效串联电阻，R_on为开关管S_g的静态漏源极通态阻抗。

4.根据权利要求3所述的基于Buck环节的无线电能传输系统滑模控制方法，其特征在于：

等效电感其中：等效电阻其中：M是两个线圈之间的互感，ω为串联谐振的角频率，R为负载电阻，R_s为副边线圈的等效内阻，C₂为副边输出电容。