CN102983638A - 一种电压型无线供电系统负载识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开包括以下步骤：组建电压型IPT系统，原边电路采样单元在自由谐振状态获得2N个原边谐振电流峰值和系统工作频率采样值，并计算副边电路产生的总的有功耗损部分R_X，通过其与原边线圈内阻Rp的比较，判断是否有无互感耦合值M；若有，则计算负载阻抗值R_eq。其显著效果是：能利用能量注入和自由谐振两种基本模式，检测自由谐振模式期间的振荡频率及原边谐振电流峰值的变化，进而达到识别有无负载以及有负载时负载的功率等级。

Description

一种电压型无线供电系统负载识别方法

技术领域

本发明属于一种IPT系统的负载识别技术，具体涉及一种电压型无线供电系统负载识别方法。

背景技术

感应电能传输(Inductively Power Transfer，简称IPT)技术是基于法拉第电磁感应原理，利用高频交变磁场实现电能在完全电气绝缘的电源系统和可移动负载间无线传输的一种新型安全的供电技术。该技术已在电动汽车、旋转用电设备、生物医疗、家电和移动电子设备等领域得到了广泛的应用。由于IPT系统所带负载的功率性质和等级跨度大(几毫瓦到上千瓦)，若不对负载的性质和功率大小进行辨识，IPT系统工作的稳定性和可靠性会大大降低。因此，当IPT系统正常工作之前，应对负载的性质和功率容量进行识别，从而进入相应适合于该负载的功率传输阶段。由于IPT系统通常包含较多的储能元件，其阶数一般高于3；由于系统中包含非线性开关网络，因此呈现出严重的开关非线性；由于IPT系统的工作频率一般在20～100kHz左右，因此其工作频率较高。对于该高阶、非线性和高频IPT系统，要进行负载参数识别相当困难，见参考文献[1]X.Dai，Y.Sue，C.S.Tang and Z.H.Wang.Dynamic parameter identification method forinductively coupled power transfer system[C]，IEEE ICSET 2010，Kandy Sri Lanka.2010.和参考文献[2]孙跃，黄卫，苏玉刚.非接触式电能传输系统的负载识别算法[J].重庆大学学报，2009，32(2)：141-145。

然而传统的这些识别技术主要利用原边谐振电压和电流之间的相差来进行负载的识别，需检测太多的变量，使控制系统非常复杂，较难实现。

对于电压型IPT系统，若采用无线通信模块的方式实现负载辨识，由于同时存在功率传输和无线通信的高频磁场，两者相互的干扰，有可能会使能量传输和无线通信的可靠性降低。

若采用基于反射阻抗和检测谐振电压和电流相位差的辨识方法，理论上虽然能够精确辨识负载大小，但是实际上，由于要检测电流峰值，电压峰值以及两者的相差。导致硬件电路及其复杂，过多的被检测量容易影响实际负载识别的精确度。

发明内容

本发明的目的是提供一种电压型无线供电系统负载识别方法，能识别有无负载以及有负载时负载的功率等级。

为达到上述目的，本发明表述一种电压型无线供电系统负载识别方法，其关键在于：包括以下步骤：

步骤一、组建电压型IPT系统，并对其原边电路进行直流供电；

步骤二、在原边逆变桥电路施加能量注入控制信号，使其处于能量注入状态，维持一段时间后，结束能量注入；

步骤三、在原边逆变桥电路施加自由振荡控制信号，电源停止对IPT系统供电，使其处于自由谐振状态；

步骤四、原边电路采样单元在自由谐振状态获得2N个原边谐振电流峰值和系统工作频率采样值，并设定统计次数K=1，N是人为设定值；

步骤五、在时间节点t_i和时间节点t_j分别提取一个原边谐振电流峰值i_pi(t_i)和i_pj(t_j)；

步骤六、计算电路中总的有功耗损部分R_X，R_X包括副边电路产生的反射阻抗有功部分Rr和原边线圈的内阻损耗部分Rp；

步骤七、判断所述电路中总的有功耗损部分R_X是否小于1.02倍R_p，R_p为谐振电感L_p的等效串联内阻；

如果R_X小于1.02倍R_p，则执行判断是否有无互感耦合值M的流程；

如果R_X大于或等于1.02倍R_p，则执行计算负载阻抗值R_eq的流程；

所述判断是否有无互感耦合值M的流程由以下流程步骤组成：

第一步、统计次数K=K+1；

第二步、判断统计次数K是否大于人为设定值N；

如果K不大于人为设定值N，则返回所述步骤五；

如果K大于人为设定值N，则可判断出是没有互感耦合值M；

所述计算负载阻抗值R_eq的流程由以下流程步骤组成：

第1步、计算所述计算当前K值下的负载阻抗值R_eqK；

第2步、统计次数K=K+1；

第3步、判断统计次数K是否大于人为设定值N；

如果K不大于人为设定值N，则返回所述步骤五；

如果K大于人为设定值N，循环结束，接下来取N个R_eqK的数学平均值，确定为副边电路的负载阻抗值R_eq。

进一步，所述电压型IPT系统由原边电路和副边电路组成；

其中原边电路设置有全桥，该全桥的电源端连接直流电源，输出端与原边谐振电感Lp、原边补偿电容Cp组成一个串联回路；

其中副边电路由副边谐振电感Ls、副边补偿电容Cs、等效负载电阻R_eq组成，三者组成一个串联回路。

进一步，所述全桥逆变器中的4路开关交替导通或截止，在原边电路上生成步骤2所述的能量注入控制信号，当全桥逆变器中两个桥臂的上管导通、下管截止，或上管截止、下管导通，进入步骤3所述的自由谐振状态。

进一步，所述原边电路上还安装有电流互感器，电流互感器获取在原边电路上能量注入状态和自由谐振状态的电流波形，该电流互感器的输出端连接有谐振电流峰值采样装置和谐振电流过零采样装置；

所述谐振电流峰值采样装置发送所述电流波形的谐振电流峰值数据给辨识单元；

所述谐振电流过零采样装置发送所述电流波形的谐振电流过零数据给辨识单元。

进一步，在步骤五中，电流互感器检测到的第i个和第j个峰值分别为i_pi(t_i)和i_pj(t_j)，且峰值时刻分别为t_i和t_j，同时自由谐振状态下原边电路系统的工作频率为ω_d，且1≤i<j；

进一步，步骤六中，所述电路中总的有功耗损部分

$R_x=\frac{{\mathrm{\&omega;}}_d(\ln \left(i_{\mathrm{pi}}\left(t_i\right)\right)-\ln \left(i_{\mathrm{pj}}\left(t_j\right)\right))}{\mathrm{\&pi;}(j-i)}{L}_p$

其中Lp为所述原边谐振电感Lp的电感值。

所述负载阻抗值 $R_{\mathrm{eq}}=\frac{{\left({\mathrm{\&omega;}}_d{M}_{\mathrm{rated}}\right)}^2}{R_x-R_p}$

其中M_rated为IPT系统工作的额定互感耦合值。

本发明的显著效果是：在电压型IPT供电系统中，由于负载和互感耦合值的动态变化，副边反射到原边谐振网络的反射阻抗会相应的发生变化。

反射阻抗的改变会引起电压型IPT系统偏移最佳工作点，这可能会导致系统的功率传输能力，系统效率和输出品质等系统性能下降，同时，高频谐波和电磁干扰(EMI)随之增加。因此，必须动态识别负载和互感耦合值的变化，针对不同的负载阻抗和互感耦合值，使电压型IPT系统进入相应的最佳功率传输阶段；同时，借助于负载识别，原边谐振电流恒流控制，输出负载电压恒压控制以及工作频率稳频控制均可容易实现。

本发明提供了一种电压型无线供电系统负载识别方法，能利用能量注入和自由谐振两种基本模式，检测自由谐振模式期间的振荡频率及原边谐振电流峰值的变化，进而达到识别有无负载以及有负载时负载的功率等级。

附图说明

图1为SS电压型IPT系统电路原理图；

图2为SS电压型IPT系统的原边谐振网络等效电路图；

图3为负载识别的原理示意图；

图4为自由谐振模式下原边电路谐振电流及其包络线变化曲线图；

图5为不同负载阻抗R_eq和互感耦合值M下，原边谐振电流i_p的正向包络线的变化曲线图；

图5a为不同负载阻抗R_eq；

图5b为不同互感耦合值M；

图6为本发明的流程图；

图7为电流采样装置与辨识单元结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

电压型IPT系统可分为SS和SP两种最基本的谐振拓扑结构，本发明以SS结构为例，如图1所示，

图中C_p、C_s分别是原副边谐振电感L_p、L_s的补偿电容；M是原副边线圈间的互感耦合值；i_dc、I_p和I_s分别为逆变桥注入电流、原边电感谐振电流和副边谐振网络电流；U_p、U_s分别为原边和副边补偿电容两端电压；ω₀、ω_d分别为副边谐振网络的固有频率、系统谐振工作频率；R_L为负载阻抗。实际电路中，副边拾取端还需经整流滤波等电能变换环节为负载提供平稳的电能，为便于建模分析，将这些环节和负载等效为一个纯电阻负载R_eq，如图1所示。并且有

$R_{\mathrm{eq}}=\frac{8}{{\mathrm{\&pi;}}^2}{R}_L---\left(1\right)$

同时在进行系统的参数设计时，设计系统的工作频率为副边的固有谐振频率，即：

${\mathrm{\&omega;}}_d={\mathrm{\&omega;}}_0=\frac{1}{\sqrt{L_s{C}_s}}---\left(2\right)$

对于图1所示的IPT系统的原边谐振网络，考虑副边的反射阻抗Z_r，得到如图2所示的SS电压型IPT系统的原边电路的等效电路图。

图2中，R_p为谐振电感L_p的等效串联内阻；i_p和i_p分别为流过谐振电感L_p的电流和补偿电容C_p两端的电压；u_ac为逆变网络输出的电压有效值，其可表示为：

$u_{\mathrm{ac}}=\frac{2\sqrt{2}}{\mathrm{\&pi;}}{E}_{\mathrm{dc}}---\left(3\right)$

反射阻抗Zr由表征有功功率的实部Rr和表征无功部分j0的虚部组成，当IPT系统工作在副边谐振网络固有谐振频率时，有：

$Z_r=R_r+j0=\frac{{{\mathrm{\&omega;}}_0}^2{M}^2}{R_{\mathrm{eq}}}=\frac{{{\mathrm{\&omega;}}_d}^2{M}^2}{R_{\mathrm{eq}}}---\left(4\right)$

反射阻抗有功部分R_r的消耗功率即为副边在原边产生的耗散功率，R_r和R_P共同构成IPT系统总的能量耗散部分，定义为R_X，即：

R_x=R_P+R_r    (5)

从能量角度来看，首先给出系统的相关能量函数。定义IPT系统能量储存函数为谐振网络中谐振电感和补偿电容中储存能量的总和：

$H(i_p,u_p)=\frac{1}{2}{L}_p{i}_p^2+\frac{1}{2}{C}_p{u}_p^2---\left(6\right)$

从式(6)可看出，用原边谐振电流的变化来表示系统能量的变化是很合理的。此外，定义系统的能量供给函数为逆变器注入原边谐振网络的能量：

S(i_dc)=E_dci_dc    (7)

最后，定义系统的总耗散函数为系统原边谐振网络消耗的能量，包括向副边输出的功率和谐振网络自身的损耗：

$W(i_p,R_P,R_x)=i_p^2{R}_x=i_p^2(R_P+R_r)---\left(8\right)$

如图3所示，可看出，负载识别整个过程分为能量注入模态和自由谐振模态两个最基本的工作模态，能量注入模态负责提供自由谐振模态所需的能量，而负载检测的过程主要发生在自由谐振模态。定义τ₀为能量注入模态的起始时刻，τ₁为能量注入模态结束时刻和自由谐振模态的起始时刻，以及τ₂为自由谐振模态的结束时刻。

在能量注入模态，图1中的四个IGBT开关管互补导通。同时系统中储存能量、供给能量及耗散能量之间的关系为

$H(i_p\left({\mathrm{\&tau;}}_1\right),u_p\left({\mathrm{\&tau;}}_1\right))=H(i_p\left({\mathrm{\&tau;}}_0\right),u_p\left({\mathrm{\&tau;}}_0\right))+{\&Integral;}_{{\mathrm{\&tau;}}_0}^{{\mathrm{\&tau;}}_1}(S\left(i_{\mathrm{dc}}\right)-W(i_p,R_P,R_x))\mathrm{dt}---\left(9\right)$ 然而在自由谐振模态，IGBT开关管S₁和S₃开通而S₂和S₄关断。由于缺少能量供给，系统中的能量关系可表示为：如图3所示

$H(i_p\left({\mathrm{\&tau;}}_2\right),u_p\left({\mathrm{\&tau;}}_2\right))=H(i_p\left({\mathrm{\&tau;}}_1\right),u_p\left({\mathrm{\&tau;}}_1\right))-{\&Integral;}_{{\mathrm{\&tau;}}_1}^{{\mathrm{\&tau;}}_2}W(i_p,R_P,R_x)\mathrm{dt}---\left(10\right)$

据上所述，负载识别系统在τ₀时刻开始工作，控制器控制全桥逆变器的四个开关管S₁-S₄互补导通注入能量，为了保持系统的稳定性，在能量注入阶段，采取定频控制的方式。然后在τ₁时刻，能量注入模态结束，自由谐振模态开启，控制器控制S₁和S₃导通以及S₂和S₄关断。由于能量耗散函数的存在，原边谐振电流即系统的能量会逐渐衰减。下面着重分析自由谐振模态，列出系统原边谐振电流的微分方程并得到解析解，进而求出负载识别模型。

对于如图3所示的原边谐振网络，在自由谐振模式下，此时由于没有能量注入，故u_ac=0。因此，在自由谐振模式下，描述原边补偿电容两端电压的微分方程可写为：

$\frac{d^2{u}_p\left(t\right)}{d{t}^2}+\frac{R_W}{L_P}\frac{{\mathrm{du}}_p\left(t\right)}{\mathrm{dt}}+\frac{1}{L_P{C}_P}{u}_p\left(t\right)=0---\left(11\right)$

假设初始条件为u_p|_t＝0＝0和i_p|_t＝0＝1/L_p，因此du_p dt|_t＝0＝1/(L_pC_p)。解方程(11)，可得所述原边补偿电容两端电压为

$u_p\left(t\right)=\frac{{{\mathrm{\&omega;}}_p}^2}{{\mathrm{\&omega;}}_d}{e}^{-\mathrm{\&alpha;t}}\sin {\mathrm{\&omega;}}_{d}t---\left(12\right)$

其中ω_p为原边谐振网络的自然谐振频率，ω_d为系统的实际工作频率，α为衰减系数，并可表示为

$\mathrm{\&alpha;}=\frac{R_x}{2L_p},$ ${\mathrm{\&omega;}}_p=\frac{1}{\sqrt{L_p{C}_p}},$ ${\mathrm{\&omega;}}_d=\sqrt{{{\mathrm{\&omega;}}_p}^2-{\mathrm{\&alpha;}}^2}---\left(13\right)$

相应地，原边谐振网络中流过电感的电流可推导为

$i_p\left(t\right)=C_p\frac{{\mathrm{du}}_p\left(t\right)}{\mathrm{dt}}=\frac{{\mathrm{\&omega;}}_p}{L_P{\mathrm{\&omega;}}_d}{e}^{-\mathrm{\&alpha;t}}\cos ({\mathrm{\&omega;}}_{d}t+\mathrm{\&theta;})---\left(14\right)$

其中 $\mathrm{\&theta;}=\arccos \frac{{\mathrm{\&omega;}}_p}{{\mathrm{\&omega;}}_d}---\left(15\right)$

根据式(14)，可作出自由谐振状态下原边谐振电流i_p的波形图，如图4所示。从图中可看出，i_p的正向和负向峰值均呈指数衰减。

从图4可看出，有两条包络线：且其表达式可表示为：

$i_{\mathrm{penv}\&PlusMinus;}\left(t\right)=\&PlusMinus;\frac{1}{L_P}{e}^{-\mathrm{\&alpha;t}}---\left(18\right)$

由于i_p的正负向包路线是对称的，故只要考虑i_p的正向包路线即可。因此，原边谐振电流的在峰值时刻的正向峰值大小为

$i_p\left(t_p\right)=\frac{1}{L_P}{e}^{-\mathrm{\&alpha;}{t}_p}=\frac{1}{L_P}{e}^{-\mathrm{\&alpha;}\left(\frac{1}{{\mathrm{\&omega;}}_d}(2\mathrm{\&pi;}(k+1)-2\mathrm{\&theta;})\right)},k=\mathrm{0,1,2}L---\left(19\right)$

联立(18)，(13)和(4)，衰减系数α和负载阻抗R_eq和互感耦合值M有关。当负载阻抗R_eq增加时，衰减系数α减小，原边谐振电流i_p的衰减速度会减慢，反之也成立。另外，增加互感耦合值M，衰减系数α增大，原边谐振电流i_p的衰减速度增快，反之也成立。图5所示的是在不同负载阻抗R_eq和互感耦合值M下，原边谐振电流i_p的正向包络线的变化曲线图。

从图5可看出，负载阻抗越小，i_p的衰减速度更快；互感耦合值越小，i_p的衰减速度越慢，和理论分析结果一致。因此，当IPT系统工作在不同的负载阻抗和互感耦合值下，i_p的峰值衰减速度是有区别的。基于此，可检测i_p峰值的衰减速度便可识别出负载阻抗和互感耦合值的大小。

假定控制系统检测到的第i个和第j个峰值电流分别为i_pi(t_i)和i_pj(t_j)，且峰值时刻分别为t_i和t_j，同时自由谐振下系统的工作频率为ω_d。因此：

$\frac{i_{\mathrm{pj}}\left(t_j\right)}{i_{\mathrm{pi}}\left(t_i\right)}=\frac{\frac{1}{L_P}{e}^{-\mathrm{\&alpha;}\left(\frac{1}{{\mathrm{\&omega;}}_d}(2\mathrm{j\&pi;}-2\mathrm{\&theta;})\right)}}{\frac{1}{L_P}{e}^{-\mathrm{\&alpha;}\left(\frac{1}{{\mathrm{\&omega;}}_d}(2\mathrm{i\&pi;}-2\mathrm{\&theta;})\right)}}=e^{-\frac{2\mathrm{\&pi;\&alpha;}}{{\mathrm{\&omega;}}_d}(j-i)},1\&le;i<j---\left(20\right)$

将式(20)化简，可推导出原边谐振电流峰值衰减系数α为：

$\mathrm{\&alpha;}=\frac{{\mathrm{\&omega;}}_d(\ln \left(i_{\mathrm{pi}}\left(t_i\right)\right)-\ln \left(i_{\mathrm{pj}}\left(t_j\right)\right))}{2\mathrm{\&pi;}(j-i)},1\&le;i<j---\left(21\right)$

将式(21)代入式(13)，可得出负载识别模型为：

$\frac{M^2}{R_{\mathrm{eq}}}=\frac{1}{{{\mathrm{\&omega;}}_d}^2}(\frac{{\mathrm{\&omega;}}_d(\ln \left(i_{\mathrm{pi}}\left(t_i\right)\right)-\ln \left(i_{\mathrm{pj}}\left(t_j\right)\right))}{\mathrm{\&pi;}(j-i)}{L}_p-R_p)=\frac{1}{{{\mathrm{\&omega;}}_d}^2}(R_x-R_p)1\&le;i<j---\left(22\right)$

其中

$R_x=\frac{{\mathrm{\&omega;}}_d(\ln \left(i_{\mathrm{pi}}\left(t_i\right)\right)-\ln \left(i_{\mathrm{pj}}\left(t_j\right)\right))}{\mathrm{\&pi;}(j-i)}{L}_p---\left(23\right)$

通过实时采样i_p的正向峰值和工作频率ω_d，可计算出R_x，因此，可利用式(22)识别负载参数且辨识的结果会随R_x的大小而变化：

1)当R_x<1.02R_p时，认为系统没有带负载，即原副边完全隔开(M＝0)；

2)当R_x>1.02R_p时，负载工作在额定互感耦合值M_rated下，由计算出的R_x值，可得出辨识的负载阻抗R_eq大小为：

$R_{\mathrm{eq}}=\frac{{\left({\mathrm{\&omega;}}_d{M}_{\mathrm{rated}}\right)}^2}{R_x-R_p}---\left(24\right)$

然而，在实际进行负载识别时，为了提高负载识别的准确度，峰值采样时间的选取是至关重要的。通常不会选取自由谐振模态中开始和结束的时刻。同时，会得出多个负载识别的结果，然后取这些结果的算术平均值，得到最终的辨识结果：

$\stackrel{\&OverBar;}{R_{\mathrm{eq}}}=\frac{1}{N}\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{R}_{{\mathrm{eq}}_k}---\left(25\right)$

基于上述负载识别过程，通过原边电路电流变化获得IPT系统负载数据，如图6所示。

一种电压型无线供电系统负载识别方法，包括以下步骤：

步骤一、组建电压型IPT系统，并对其原边电路进行直流供电；

步骤二、在原边逆变桥电路施加能量注入控制信号，使其处于能量注入状态，维持一段时间后，结束能量注入；

步骤三、在原边逆变桥电路施加自由振荡控制信号，电源停止对IPT系统供电，使其处于自由谐振状态；

步骤四、原边电路采样单元在自由谐振状态获得2N个原边谐振电流峰值和系统工作频率采样值，并设定统计次数K=1，N是人为设定值；

步骤五、在时间节点t_i和时间节点t_j分别提取一个原边谐振电流峰值i_pi(t_i)和i_pj(t_j)；

步骤六、计算电路中总的有功耗损部分R_X，R_X包括副边电路产生的反射阻抗有功部分Rr和原边线圈的内阻损耗部分Rp；

步骤七、判断所述电路中总的有功耗损部分R_X是否小于1.02倍R_p，R_p为谐振电感L_p的等效串联内阻；

如果R_X小于1.02倍R_p，则执行判断是否有无互感耦合值M的流程；

如果R_X大于或等于1.02倍R_p，则执行计算负载阻抗值R_eq的流程；

所述判断是否有无互感耦合值M的流程由以下流程步骤组成：

第一步、统计次数K=K+1；

第二步、判断统计次数K是否大于人为设定值N；

如果K不大于人为设定值N，则返回所述步骤五；

如果K大于人为设定值N，则可判断出是没有互感耦合值M；

所述计算负载阻抗值R_eq的流程由以下流程步骤组成：

第1步、计算所述计算当前K值下的负载阻抗值R_eqK；

第2步、统计次数K=K+1；

第3步、判断统计次数K是否大于人为设定值N；

如果K不大于人为设定值N，则返回所述步骤五；

如果K大于人为设定值N，循环结束，接下来取N个R_eqK的数学平均值，确定为副边电路的负载阻抗值R_eq。

所述电压型IPT系统由原边电路和副边电路组成；

其中原边电路设置有全桥，该全桥的电源端连接直流电源，输出端与原边谐振电感Lp、原边补偿电容Cp组成一个串联回路；

其中副边电路由副边谐振电感Ls、副边补偿电容Cs、等效负载电阻R_eq组成，三者组成一个串联回路。。

所述全桥逆变器中的4路开关交替导通或截止，在原边电路上生成步骤2所述的能量注入控制信号，当全桥中两个桥臂的S₁、S₃导通，S₂、S₄截止，或S₁、S₃截止、S₂、S₄导通，进入步骤3所述的自由谐振状态。

所述原边电路上还安装有电流互感器，电流互感器获取在原边电路上能量注入状态和自由谐振状态的电流波形，该电流互感器的输出端连接有谐振电流峰值采样装置和谐振电流过零采样装置；

所述谐振电流峰值采样装置发送所述电流波形的谐振电流峰值数据给辨识单元；

所述谐振电流过零采样装置发送所述电流波形的谐振电流过零数据给辨识单元。

在步骤五中，电流互感器检测到的第i个和第j个峰值分别为i_pi(t_i)和i_pj(t_j)，且峰值时刻分别为t_i和t_j，同时自由谐振状态下原边电路系统的工作频率为ω_d，且1≤i<j；

步骤六中，所述电路中总的有功耗损部分

其中Lp为所述原边谐振电感Lp的电感值。

所述负载阻抗值

其中M_rated为IPT系统工作的额定互感耦合值。

电流采样装置与辨识单元如图7所示。大致分为采样单元和辨识单元。采样单元包括谐振电流的峰值和过零检测；同时，在辨识单元中，包括周期计数，频率测量，滤波以及负载识别等部分。此外，系统中还必须有一个控制逆变器中四个IGBT开关管在不同时刻开通与关断的控制子系统。

Claims (6)

1.一种电压型无线供电系统负载识别方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、组建电压型IPT系统，并对其原边电路进行直流供电；

步骤二、在原边逆变桥电路施加能量注入控制信号，使其处于能量注入状态，维持一段时间后，结束能量注入；

步骤三、在原边逆变桥电路施加自由振荡控制信号，电源停止对IPT系统供电，使其处于自由谐振状态；

步骤四、原边电路采样单元在自由谐振状态获得2N个原边谐振电流峰值和系统工作频率采样值，并设定统计次数K=1，N是人为设定值；

步骤五、在时间节点t_i和时间节点t_j分别提取一个原边谐振电流峰值i_pi(t_i)和i_pj(t_j)；

步骤六、计算电路中总的有功耗损部分R_X，R_X主要包括副边电路产生的反射阻抗有功部分Rr和原边线圈的内阻损耗部分R_p，即谐振电感L_p的等效串联内阻；

步骤七、判断所述电路中总的有功耗损部分R_X是否小于1.02倍R_p；

如果R_X小于1.02倍R_p，则执行判断是否有无互感耦合值M的流程；

如果R_X大于或等于1.02倍R_p，则执行计算负载阻抗值R_eq的流程；

所述判断是否有无互感耦合值M的流程由以下流程步骤组成：

第一步、统计次数K=K+1；

第二步、判断统计次数K是否大于人为设定值N；

如果K不大于人为设定值N，则返回所述步骤五；

如果K大于人为设定值N，则可判断出是没有互感耦合值M；

所述计算负载阻抗值R_eq的流程由以下流程步骤组成：

第1步、计算所述计算当前K值下的负载阻抗值R_eqK；

第2步、统计次数K=K+1；

第3步、判断统计次数K是否大于人为设定值N；

如果K不大于人为设定值N，则返回所述步骤五；

如果K大于人为设定值N，循环结束，接下来取N个R_eqK的数学平均值，确定为副边电路的负载阻抗值R_eq。

2.根据权利要求1所述一种电压型无线供电系统负载识别方法，其特征在于，所述电压型IPT系统由原边电路和副边电路组成；

其中原边电路设置有全桥逆变器，该全桥逆变器的电源端连接直流电源，输出端与原边谐振电感Lp、原边补偿电容Cp组成一个串联回路；

其中副边电路由副边谐振电感Ls、副边补偿电容Cs、等效负载电阻R_eq组成，三者组成一个串联回路。

3.根据权利要求2所述一种电压型无线供电系统负载识别方法，其特征在于，所述全桥逆变器中的4路开关交替导通或截止，在原边电路上生成步骤2所述的能量注入控制信号，当全桥逆变器中两个桥臂的上管导通、下管截止，或上管截止、下管导通，进入步骤三所述的自由谐振状态。

4.根据权利要求2所述一种电压型无线供电系统负载识别方法，其特征在于，所述原边电路上还安装有电流互感器，电流互感器获取在原边电路上能量注入状态和自由谐振状态的电流波形，该电流互感器的输出端连接有谐振电流峰值采样装置和谐振电流过零采样装置；

所述谐振电流峰值采样装置发送所述电流波形的谐振电流峰值数据给辨识单元；

所述谐振电流过零采样装置发送所述电流波形的谐振电流过零数据给辨识单元。

5.根据权利要求4所述一种电压型无线供电系统负载识别方法，其特征在于，在步骤五中，电流互感器检测到的第i个和第j个峰值分别为i_pi(t_i)和i_pj(t_j)，且峰值时刻分别为t_i和t_j，同时自由谐振状态下原边电路系统的工作频率为ω_d，且1≤i<j；

步骤六中，所述电路中总的有功耗损部分

其中Lp为所述原边谐振电感Lp的电感值。

6.根据权利要求4所述一种电压型无线供电系统负载识别方法，其特征在于，

所述负载阻抗值

其中M_rated为IPT系统工作的额定互感耦合值。

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