[发明专利]一种基于特征值的双线圈无线供电系统的谐振频率配置方法

权利要求书

1.基于特征值的双线圈无线供电系统的谐振频率配置方法，其特征在于，包括步骤：

S1：基于KVL定理，通过时域建模得到设有单个发射线圈和单个接收线圈的双线圈无线供电系统的二阶振荡模型；所述二阶振荡模型为无阻尼自由振荡模型，所述无阻尼自由振荡模型表示为：

其中，

L₁、L₂分别表示所述发射线圈和所述接收线圈的自感，M表示所述发射线圈和所述接收线圈之间的互感，C₁、C₂分别表示与所述发射线圈串联谐振的原边谐振电容和与所述接收线圈串联谐振的副边谐振电容，i₁(t)、i₂(t)分别表示流过所述发射线圈和所述接收线圈的电流，表示对I进行二阶求导；

S2：基于已知的发射线圈和接收线圈的自感和两者之间的互感，以及期望的系统谐振角频率，对所述二阶振荡模型求解，得到双线圈无线供电系统中原边谐振电容与副边谐振电容的每个电容取值组合；对所述二阶振荡模型求解包括步骤：

S21：基于所述无阻尼自由振荡模型构建所述双线圈无线供电系统的自然角频率的表达式；自然角频率的表达式为：

其中，eig()函数表示计算矩阵的特征值和特征向量，Ω₁、Ω₂表示期望的两个系统谐振角频率；

S22：对该自然角频率的表达式进行求解，得到可求解C₁、C₂的方程组；

S23：向方程组中代入已知参数并进行求解，得到未知数C₁、C₂的两个不同取值组合；

S3：在已知的相同参数下对每个电容取值组合的双线圈无线供电系统进行仿真，确定不同谐振电容取值组合下的磁场激励频率和输出电流、充电效率的关系曲线；

S4：对照各个关系曲线，根据双线圈无线供电系统实际的工作频率要求、功率要求、效率要求确定原边谐振电容与副边谐振电容的具体取值以及系统实际工作频率。

2.根据权利要求1所述的基于特征值的双线圈无线供电系统的谐振频率配置方法，其特征在于，在所述步骤22中，可求解C₁、C₂的方程组表示为：

其中，中间变量

3.根据权利要求2所述的基于特征值的双线圈无线供电系统的谐振频率配置方法，其特征在于，所述步骤S23得到的两个不同取值组合分别为：{C₁＝x₁,C₂＝x₂}和{C₁＝x₂,C₂＝x₁}。

4.根据权利要求3所述的基于特征值的双线圈无线供电系统的谐振频率配置方法，其特征在于，在步骤S4中，输出电流的关系曲线的两个波峰位置对应系统的两个实际谐振频率点；根据C₁、C₂的两个不同取值组合仿真得到共有四个实际谐振频率点。

5.根据权利要求4所述的基于特征值的双线圈无线供电系统的谐振频率配置方法，其特征在于，所述步骤S4具体为：参考各个实际谐振频率点的输出电流大小和充电效率大小，根据实际的工作频率要求、输出功率要求、效率要求确定原边谐振电容与副边谐振电容的具体取值以及系统实际电流激励频率。