[发明专利]一种无线电能传输系统的可视化分析方法

摘要

本发明提供了一种无线电能传输系统的可视化分析方法，属于电力工程领域。本发明的方法将WPT系统抽象成二端口网络模型；根据输出端口开路时的输入电流、输出端口短路时的输入电流，以及输出端口带正常负载时的输入电流的相量值，在复平面上绘出圆图；根据WPT系统稳态参量的解析表达式，在同一平面上绘制代表这些稳态参量的线段，得到WPT系统参量轨迹图；将线段的几何长度与相应的比例尺相乘，便得到对应参量的实际大小。不仅能够直观读出主要参量的大小和辐角，更重要的是，可以通过线段长度和角度的变化，直观动态地观察出各参量之间的联动变化规律。

主权项

1.一种无线电能传输系统的可视化分析方法，其特征在于以下步骤，(1)将无线电能传输系统的高频发射电源内阻抗、发射回路阻抗补偿网络、能量耦合单元和接收回路阻抗补偿网络，分别单独等效成二端口网络，再将这些二端口网络的级联等效成网络N；(2)用二端口网络的传输参数计算等效输入复阻抗Zin，即其中，T₁₁、T₁₂、T₂₁和T₂₂表示二端口网络传输参数矩阵元素，表示高频发射电源的电动势相量；表示输出端口电流相量；因此，输入电流与等效负载复阻抗Z_L的关系为，再用Z2s表示输入端口短路时，从输出端口看进去的等效复阻抗，即用表示输出端口开路时，输入端口的电流，即用表示输出端口短路时，输入端口的电流，即利用上述各种表示，WPT系统输入电流表示为从复变函数角度看，上式是个保圆映射，即和的端点在同一个圆周上，称为圆图；设等效负载复阻抗的阻抗角不变，改变等效负载复阻抗的模|Z_L|，做出随|Z_L|的变化轨迹，令根据平面几何原理，圆的半径按下式计算，圆心坐标利用三点确定一个圆的原理，根据和的端点坐标来确定；定义电流实际大小与轨迹图上几何长度的比例尺为，符号上面的横线表示轨迹图上的几何长度，单位是毫米；表示电流相量在轨迹图上的几何长度；而表示相量与端点连线的几何长度；除了是由定义给出外，其余比例尺都是根据参量的解析表达式推导出来的；(3)在圆图基础上，利用各参量之间所遵循的物理和数学关系式(1)‑(8)，将WPT系统的主要参量，用复平面上几何线段的长度或角度来表示，称为WPT系统稳态参量轨迹图；以下给出主要参量在WPT轨迹图上的读取方法，(1)空载电流和短路电流的读取接收端空载即开路时，发射端电流为，I_1o表示电流相量的有效值，单位安培；表示相量在轨迹图上的几何长度；上面不含逗点的电流符号I和电压符号U，都表示有效值；(9)式说明，用比例尺乘以轨迹图上的几何长度便得到有效值电流I_1o；以下带有比例尺的表达式，都表示此含义；接收端短路时，发射端电流为，表示相量在轨迹图上的几何长度；(2)输出电流有效值I2的读取表示终点和终点连线在轨迹图上的几何长度；其中比例尺，(3)输出电压U2的读取表示终点与终点连线在轨迹图上的几何长度；其中比例尺，(4)等效负载复阻抗的模|ZL|的读取其中比例尺，表示终点与终点连线在轨迹图上的几何长度；(5)发射端有功功率P1的读取其中比例尺，(6)接收端有功功率P2的读取其中比例尺，(7)传输效率η的读取其中比例尺，