[发明专利]一种耦合线圈参数化建模方法、系统、装置及介质

说明书

本发明公开了一种耦合线圈参数化建模方法、系统、装置及介质，包括：基于耦合线圈结构，采集耦合线圈的结构参数和电气参数；基于耦合线圈的极坐标系和结构参数，获取极坐标系下耦合线圈任意点坐标，确定极坐标系下耦合线圈的结构参数；基于耦合线圈电气参数与极坐标系下耦合线圈的结构参数，构建耦合线圈数学模型；对耦合线圈数学模型进行验证，判断耦合线圈数学模型是否符合实际标准；重复直到符合输出耦合线圈数学模型。本发明解决现有的耦合线圈建模方法以固定的线圈参数为建模依据的局限性，提高模型泛化能力；本发明以耦合线圈结构参数与电气参数进行构建模型，为平面圆形线圈的优化设计和仿真建模提供新方法与思路。

技术领域

本发明涉及无线电能传输系统线圈优化技术领域，尤其涉及一种耦合线圈参数化建模方法、系统、装置及介质。

背景技术

无线电能传输技术已经成为电力传输技术研究关注的焦点，而耦合线圈在电能传输过程中发挥着重要的作用，在很大程度上决定了无线电能传输系统的功率和效率。耦合线圈的内径、线径、匝间距、匝数，以及线圈端口的结构参数的差异，将会直接影响到发射与接收线圈之间的耦合程度，从而对系统的传输功率和传输效率造成影响。因此，关于线圈结构参数对无线电能传输系统的影响一直是线圈优化设计的重要方向。

现有的耦合线圈建模方法通常是根据电能传输系统需求通过计算所得的线圈参数，采用三维设计软件建立线圈的结构模型。其建模操作过程相对比较复杂，而且建立的线圈模型不易修改，可移植性差，不能重复应用于线圈的优化设计与仿真分析中，建模设计周期较长，同时不易应用于线圈结构及其端口参数的变化对线圈影响的有限元分析。

发明内容

本发明所述的一种耦合线圈参数化建模方法、系统、装置及介质，解决上述背景技术中提出的现有的耦合线圈建模操作过程相对比较复杂，而且建立的线圈模型不易修改，可移植性差，不能重复应用于线圈的优化设计与仿真分析中，建模设计周期较长，同时不易应用于线圈结构及其端口参数的变化对线圈影响的有限元分析的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种耦合线圈参数化建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：基于耦合线圈结构，采集耦合线圈的结构参数和电气参数；

S2：基于耦合线圈的极坐标系和结构参数，获取极坐标系下耦合线圈任意点坐标，确定极坐标系下耦合线圈的结构参数；

S3：基于耦合线圈电气参数与极坐标系下耦合线圈的结构参数，构建耦合线圈数学模型；

S4：对耦合线圈数学模型进行验证，判断耦合线圈数学模型是否符合实际标准；若是，则输出耦合线圈数学模型；若否，重复步骤S1-S3，直到符合。

优选的，所述结构参数包括相邻线圈之间的距离w、线圈的起始端口到圆心的距离r、线圈匝数n、线圈结束端口到线圈端口末端之间的距离s、线圈输入端口截面中心到输出端口截面中心之间的距离d、线圈输入输出端口截面中心到线圈平面截面中心之间的距离t。

优选的，所述电气参数包括线圈损耗电阻R₀、线圈辐射电阻R_rad、线圈的匝数n、真空渗透率μ₀、系统角频率ω、电导率σ、电磁波长λ、线圈的平均直径L_avg、线圈总宽度W。

优选的，所述步骤S3包括以下步骤：

S301：建立平面盘型线圈极坐标系，求解线圈任意点坐标表达式；

S302：建立平面盘型线圈电气参数与线圈结构参数的参量表达式，包括电阻表达式和电感表达式。

优选的，所述步骤S302中的所述任意点坐标的求取公式如下所示：