[发明专利]一种磁耦合无线电能传输系统负载及互感双参数辨识方法

说明书

本发明提出一种磁耦合无线电能传输系统负载及互感双参数辨识方法，该方法通过调节磁耦合无线电能传输系统至浮频实本征态，然后在浮频实本征态下采集系统原边的输入电压和电流，进而计算出负载的阻抗值和耦合系数，最后计算出互感参数。本发明在计算负载阻抗和互感参数时，不需要通讯，不需要复杂的算法程序，只需要调整系统工作在浮频实本征态，然后直接检测原边电压和电流，即可快速、准确地计算出负载和互感参数，同时还能保证高功率、高效率电能传输。

技术领域

本发明涉及无线电能传输技术领域，具体涉及一种磁耦合无线电能传输系统负载及互感双参数辨识方法。

背景技术

随着无线电能传输技术的发展，提高传输性能，增加传输距离成为无线传能的热点研究方向。而在MC-WPT技术实际应用中，磁耦合机构不可避免会存在偏移等情况，使得互感发生改变。同时目前大多电器均采用锂电池或者铅蓄电池作为供电能源，电池类负载在充电过程中等效电阻也是实时变化的。而互感及负载是影响MC-WPT系统性能的重要参数，有效辨识MC-WPT系统互感及负载参数是实现系统有效、精准控制的关键。

目前，MC-WPT系统参数辨识的技术方案可分为两大类：一类是单参数辨识，另一类是双参数辨识。

单参数辨识一般都是负载辨识。即先假定互感为固定值，然后基于阻抗分析、能量守恒、基波-谐波关系等构建相应的系统模型，最后对负载进行辨识。这类方法不仅建模复杂，计算繁琐，同时应用领域及其有限。

双参数辨识，是同时对互感及负载参数进行辨识。目前双参数辨识的方法主要有基于智能算法识别和射频识别两类。智能算法根据系统的输入输出量选择合适的网络结构，运用相应的算法程序实现系统参数识别。该方法需要采用大量的迭代算法，会增加识别耗时，同时在运行频率接近副边固有谐振频率时，识别精度会有所下降。射频识别是基于通讯实时反馈负载等参数，但通讯设备会增加电路复杂度，成本也会相应的增加。

针对双参数辨识技术的上述缺陷，2014年，韩国钟爱洪等人基于S/S型MC-WPT系统，通过扰动系统运行频率进而给出了一种双参数(负载及互感)识别方法，其将系统处于正常运行频率的情况定义为正常工作模式，扰动系统运行频率后系统则进入识别模式。在两种模式下分别对输入电压、输入电流进行采样，再通过数学推导分别获得了负载与互感参数解析式。此种方式虽然只需要检测原边输入电流及电压，根据识别的条件控制占空比改变输出电压，但是在系统切换至识别模式时系统能量传输能力将明显下滑。

发明内容

发明目的：本发明旨在克服现有技术的不足，提出一种磁耦合无线电能传输系统负载及互感双参数辨识方法。该方法无需通讯，不依靠复杂的算法，仅通过调节系统的工作频率至实本征频率点，然后检测该状态下的原边电流，就可快速、准确得到系统的负载及互感值，同时还能在参数识别模式下实现稳定的能量传输。

技术方案：为实现上述目的，本发明提出以下技术方案：

一种磁耦合无线电能传输系统负载及互感双参数辨识方法，所述磁耦合无线电能传输系统包括输入电源、原边RLC回路和副边RLC回路，所述方法包括以下步骤：

(1)根据原边RLC回路参数和副边RLC回路参数确定所述磁耦合无线电能传输系统定频实本征态下的工作频率f₀；

(2)调节所述输入电源的输出频率f_x，同时测量所述磁耦合无线电能传输系统原边的输出电压和输出电流，当原边电压、电流相位相同时，停止调节；此时，若f_x＝f₀，则重新执行步骤(2)，若f_x＜f₀或f_x＞f₀，则所述磁耦合无线电能传输系统工作在浮频实本征态；

(3)在浮频实本征态下，测量所述磁耦合无线电能传输系统原边的输入电压和输入电流；

(4)根据以下公式计算负载的阻抗值：