[发明专利]具有负载自适应特性的ECPT系统的混杂建模方法

权利要求书

1.一种具有负载自适应特性的ECPT系统的混杂建模方法，其特征在于，所述ECPT系统包括发射端电路和接收端电路，所述发射端电路包括直流电源、Buck变换器、全桥逆变器、谐振补偿电路以及两块发射极板，所述接收端电路包括两块接收极板和负载电路，所述两块发射极板与所述两块接收极板一一对应构成电场耦合机构实现发射端电路和接收端电路之间的无线电能传输，其中，所述Buck变换器包括开关管S、二极管D以及连接在所述二极管D两端的Buck电感L和Buck电容C，所述全桥逆变器包括依次连接的开关管S₁、开关管S₂、开关管S₄以及开关管S₃，其中开关管S₁和开关管S₃位于同一桥臂上，开关管S₂和开关管S₄位于同一桥臂上，所述混杂建模方法包括以下步骤：

S1：根据开关管S、二极管D以及全桥逆变器的开关管S₁-S₄的通断情况为所述ECPT系统设置多个工作模态；

S2：针对每一所述工作模态确定其对应的状态空间方程，以通过所述状态空间方程来刻画所述ECPT系统的行为；

S3：确定各工作模态之间的边界转换条件；

S4：基于混杂系统理论利用各工作模态对应的状态空间方程以及各工作模态之间的转换条件建立所述ECPT系统的混杂自动机模型；

步骤S1中基于Buck变换器的连续电流模式为所述ECPT系统设置多个工作模态；

步骤S1中为所述ECPT系统设置有如下四个工作模态：

工作模态q₁：开关管S导通，二极管D截止，开关管S₁和S₄导通，开关管S₂和S₃关断；

工作模态q₂：开关管S关断，二极管D导通，开关管S₁和S₄导通，开关管S₂和S₃关断；

工作模态q₃：开关管S导通，二极管D截止，开关管S₁和S₄关断，开关管S₂和S₃导通；

工作模态q₄：开关管S关断，二极管D导通，开关管S₁和S₄关断，开关管S₂和S₃导通；

步骤S3中确定的边界转换条件如下：

工作模态q₁转换至工作模态q₂以及工作模态q₃转换至工作模态q₄的边界转换条件为：且

工作模态q₂转换至工作模态q₁以及工作模态q₄转换至工作模态q₃的边界转换条件为：且

工作模态q₁转换至工作模态q₃以及工作模态q₂转换至工作模态q₄的边界转换条件为：且

工作模态q₃转换至工作模态q₁以及工作模态q₄转换至工作模态q₂的边界转换条件为：且

工作模态q₁转换至工作模态q₄的边界转换条件为：

工作模态q₄转换至工作模态q₁的边界转换条件为：

工作模态q₂转换至工作模态q₃的边界转换条件为：

工作模态q₃转换至工作模态q₂的边界转换条件为：

其中：i_L为Buck电感L上流过的电流的电流值，为谐振补偿电路的输入电流值，为Buck电感L的电流变化率，为谐振补偿电路的输入电流的变化率，Δi_L为CCM模式下Buck电感的波纹电流值，i_o为Buck电感的平均电流值。