CN103427501B - 一种电压型无线供电系统负载识别方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种电压型无线供电系统负载识别方法及系统，该负载识别方法包括如下步骤：组建电压型IPT系统，该电压型IPT系统的原边补偿电容Cp包括并联的第一电容和第二电容，第二电容由控制器通过开关控制实现接通和切断；第一电容接入原边电路，原边电路进入谐振状态；电流检测装置检测原边电路的电流得到第一有效值；闭合开关，使第一电容和第二电容并联后接入原边电路，控制器调节逆变器的工作频率使原边电路进入谐振状态；电流检测装置检测原边电路的电流得到第二有效值；控制器根据原边电路电流的第一有效值、第二有效值以及对应的工作频率建立阻抗方程，求取等效负载阻抗Z_L。本发明能够实现负载的准确检测，使IPT系统进入最佳功率传输阶段。

Description

一种电压型无线供电系统负载识别方法及系统

技术领域

本发明涉及IPT（Inductive Power Transfer，感应电能传输）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及系统。

背景技术

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系统通常具有以下几个特点，一是包含较多的储能元件，其阶数一般高于3；二是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；三是，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。对于高阶、非线性和高频的IPT系统，要进行负载参数识别相当困难，目前，传统的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

为了克服上述现有技术中存在的缺陷，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及系统，能够准确识别IPT系统的负载。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种电压型无线供电系统负载识别方法，包括如下步骤：

S1：组建电压型IPT系统，所述电压型IPT系统由原边电路和副边电路组成；

所述原边电路设置有全桥逆变器，所述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相连组成一个串联回路，所述原边补偿电容Cp包括并联的第一电容C1和第二电容C2，所述第二电容C2由开关S控制实现接通和切断，所述开关S与控制器相连，由控制器控制开关S的通断；

所述原边电路还设置有电流检测装置，所述电流检测装置与所述原边谐振电感Lp串联，所述电流检测装置还与所述控制器相连，所述电流检测装置用于检测所述原边谐振电感Lp内的电流并将所述电流传输给所述控制器；

所述副边电路由副边谐振电感Ls、副边补偿电容Cs、等效负载阻抗Z_L组成，所述副边谐振电感Ls、副边补偿电容Cs和等效负载阻抗Z_L三者依次相连组成一个串联回路；

S2：控制器切断开关S，使第一电容C1接入原边电路，直流电源对原边电路进行直流供电，使所述原边电路进入谐振状态；

S3：电流检测装置检测原边电路的电流并将所述电流传输给所述控制器，所述控制器获取所述原边电路电流的第一有效值；

S4：控制器闭合开关S，使第一电容C1和第二电容C2并联后接入原边电路，直流电源对原边电路进行直流供电，控制器调节逆变器的工作频率使原边电路进入谐振状态；

S5：电流检测装置检测原边电路的电流并将所述电流传输给所述控制器，所述控制器获取所述原边电路电流的第二有效值；

S6：控制器根据所述原边电路电流的第一有效值和第二有效值建立阻抗方程，求取等效负载阻抗Z_L。

本发明通过改变原边补偿电容的大小，使原边工作在两种不同的谐振频率下，通过建立方式反射阻抗方程，实现负载准确识别，使IPT系统处于最佳功率传输阶段。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种电压型无线供电系统负载识别系统，包括电压型IPT系统和控制器；所述电压型IPT系统由原边电路和副边电路组成，所述原边电路设置有全桥逆变器，所述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相连组成一个串联回路，所述原边补偿电容Cp包括并联的第一电容C1和第二电容C2，所述第二电容C2由开关S控制实现接通和切断，所述开关S与控制器相连，由控制器控制开关S的通断，所述原边电路还设置有电流检测装置，所述电流检测装置与所述原边谐振电感Lp串联，所述电流检测装置还与所述控制器相连，所述电流检测装置用于检测所述原边谐振电感Lp内的电流并将所述电流传输给所述控制器；所述副边电路由副边谐振电感Ls、副边补偿电容Cs、等效负载阻抗Z_L组成，所述副边谐振电感Ls、副边补偿电容Cs和等效负载阻抗Z_L三者依次相连组成一个串联回路；所述电流检测装置包括谐振电流频率检测单元、谐振电流有效值采样单元和谐振电流过零采样单元，所述谐振电流频率检测单元用于检测原边电流的谐振频率，所述谐振电流有效值采样单元和谐振电流过零采样单元分别对原边电路的电流进行有效值采样和电流过零采样；所述控制器的输入端与所述电流检测装置的输出端相连，所述控制器包括频率调节单元和负载识别单元，所述谐振电流过零采样单元的输出端与所述频率调节单元的输入端相连，所述频率调节单元的输出端与全桥逆变器相连，所述频率调节单元根据所述谐振电流过零采样单元采集的电流过零信号调节全桥逆变器输出的电压的频率使原边电路进入谐振状态，所述负载识别单元分别与所述谐振电流频率检测单元和所述谐振电流有效值采样单元相连，用于建立阻抗方程，对负载进行识别并输出。

本发明的电压型无线供电系统负载识别系统能够实现负载的准确检测，使IPT系统进入最佳功率传输阶段。

在本发明的一种优选实施方式中，所述根据第一有效值、第二有效值以及对应工作频率建立的阻抗方程为：

$\mathrm{Im}{Z}_L=\frac{\mathrm{Im}{\mathrm{Zr}}_1\·(u_P-I_{P2}{R}_P)\·I_{P1}\·({\mathrm{\ω}}_2{L}_s-1/{\mathrm{\ω}}_2{C}_S)-I_m{\mathrm{Zr}}_2\·(u_P-I_{P1}{R}_P)\·I_{P2}\·({\mathrm{\ω}}_1{L}_S-1/{\mathrm{\ω}}_1{C}_s)}{\mathrm{Im}{\mathrm{Zr}}_2\·(u_P-I_{P1}{R}_P)\·I_{P2}-\mathrm{Im}{\mathrm{Zr}}_1\·(u_P-I_{P2}{R}_P)\·I_{P1}}$

$\mathrm{Re}{Z}_L=\frac{(u_P-I_{P2}{R}_P)\·(1/{\mathrm{\ω}}_2{C}_S-{\mathrm{\ω}}_2{L}_S-\mathrm{Im}{Z}_L)}{\mathrm{Im}{\mathrm{Zr}}_2\·I_{P2}}$

ImZ_r1+ω₁L_P-1/ω₁C₁＝0

$\mathrm{Im}{Z}_{r2}+{\mathrm{\ω}}_2{L}_P-\frac{1}{{\mathrm{\ω}}_2(C_1+C_2)}=0$

其中，Rp为原边线圈内阻与电容内阻之和，Rs为副边线圈内阻，u_p为逆变桥输出的电压，I_p1为与原边电路第一有效值，I_p2为原边电路第二有效值，w₁为只有第一电容C1切入电路时原边的谐振频率、w₂为第一电容C1和第二电容C2均切入电路时原边的谐振频率。本发明通过建立阻抗方程，能够对负载进行准确识别。

在本发明的另一种优选实施方式中，所述原边电路上还安装有电流互感器，所述电流互感器用于获取原边电路谐振状态的电流波形，所述电流互感器的输出端与所述谐振电流频率检测单元、所述谐振电流有效值值采样单元和谐振电流过零采样单元的输入端相连。安全可靠地实现原边电路电流的检测。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一种优选实时方式中SS电压型IPT系统电路原理图；

图2是本发明一种优选实施方式中电流检测装置和控制器的结构图；

图3是本发明电压型无线供电系统负载识别方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本发明提供了一种电压型无线供电系统负载识别系统，如图1所示，其包括电压型IPT系统和控制器，其中，电压型IPT系统由原边电路和副边电路组成。原边电路设置有全桥逆变器，全桥逆变器的电源端连接直流电源E_DC，全桥逆变器的输出端与原边谐振电感Lp、原边补偿电容Cp相连组成一个串联回路，从图1中可见，原边补偿电容Cp包括并联的第一电容C1和第二电容C2，第二电容C2由开关S控制实现接通和切断，开关S与控制器相连，由控制器控制开关S的通断。原边电路还设置有电流检测装置，电流检测装置与原边谐振电感Lp串联，电流检测装置还与控制器相连，电流检测装置用于检测原边谐振电感Lp内的电流并将电流传输给所述控制器。副边电路由副边谐振电感Ls、副边补偿电容Cs、等效负载阻抗Z_L组成，副边谐振电感Ls、副边补偿电容Cs和等效负载阻抗Z_L三者依次相连组成一个串联回路。

如图1所示，开关S1-S4组成一个工作于软开关模式下的全桥逆变器，直流输入EDC通过逆变器后转变为高频交流电u_p并通过能量发射端谐振网络产生高频交变磁场，副边谐振电感Ls从高频交变磁场中拾取能量，图中u_p为逆变后输出的方波电压，i_P和i_S分别为原边、副边回路电流，M为线圈间的互感，Rp为原边线圈内阻以及电容内阻，Rs为副边线圈内阻。

如图2所示，在本实施方式中，电流检测装置包括谐振电流频率检测单元、谐振电流有效值采样单元和谐振电流过零采样单元，谐振电流频率检测单元用于检测原边电流的谐振频率，谐振电流有效值采样单元和谐振电流过零采样单元分别对原边电路的电流进行有效值采样和电流过零采样。控制器的输入端与电流检测装置的输出端相连，控制器包括频率调节单元和负载识别单元，谐振电流过零采样单元的输出端与频率调节单元的输入端相连，频率调节单元的输出端与全桥逆变器的四个开关分别相连（图1中没有示出），频率调节单元根据谐振电流过零采样单元采集的电流过零信号调节全桥逆变器输出的电压的频率使原边电路进入谐振状态，具体是使原边全桥逆变器输出的电压与原边电流同相位，负载识别单元分别与谐振电流频率检测单元和谐振电流有效值采样单元相连，用于建立阻抗方程，对负载进行识别并输出。

在本发明的另一种优选实施方式中，原边电路上还可以安装有电流互感器，电流互感器用于获取原边电路谐振状态的电流波形，电流互感器的输出端与谐振电流频率检测单元、谐振电流有效值值采样单元和谐振电流过零采样单元的输入端相连。安全可靠地实现原边电路电流的检测。

在本实施方式中，原边串联的原边谐振电感Lp、原边补偿电容Cp相当于一个滤波器，对高频谐波电压呈现较大的阻抗，减小了逆变器输出方波电压的高频谐波电流。处于谐振频率的基波信号可以将能量传输到次级回路。在本实施方式中，系统工作在软开关模式下，电压源逆变电路输出方波电压的有效值u_p可近似为：

$u_P=\frac{{4E}_{\mathrm{DC}}}{\sqrt{2}\mathrm{\π}}---\left(1\right)$

本发明还提供了一种电压型无线供电系统负载识别方法，如图3所示，包括如下步骤：

S1：组建本发明的电压型IPT系统；

S2：控制器切断开关S，使第一电容C1接入原边电路，直流电源对原边电路进行直流供电，使原边电路进入谐振状态；

S3：电流检测装置检测原边电路的电流并将电流传输给控制器，控制器获取原边电路电流的第一有效值以及第一工作频率；

S4：控制器闭合开关S，使第一电容C1和第二电容C2并联后接入原边电路，直流电源对原边电路进行直流供电，控制器调节逆变器的工作频率使原边电路进入谐振状态；

S5：电流检测装置检测原边电路的电流并将电流传输给控制器，控制器获取原边电路电流的第二有效值以及第二工作频率；

S6：控制器根据原边电路电流的第一有效值、第二有效值以及对应工作频率建立阻抗方程，求取等效负载阻抗Z_L。

本发明中耦合电路工作在原边部分谐振状态，其中原边部分谐振是指对当前系统工作频率，原、副边回路各自电抗都不等于零，而副边回路向原边回路的反射电抗与初级回路自电抗之和等于零。通过切换能量发射端补偿电容的方式改变电路的原边部分谐振频率，在本实施方式中，可控开关S由两个IGBT反向串联而成，接收控制器的控制信号来触发其开通关断。由IGBT构成的可控开关不仅容易控制，并且可使电路在开关S上的压降小、功率损耗小。

当控制器切断开关S，第一电容C1接入系统，系统工作在全谐振状态，系统工作频率为副边固有频率w0，满足关系式：

$\frac{1}{{\mathrm{\ω}}_0^2}=L_P{C}_1=L_S{C}_S---\left(2\right)$

在有负载投入系统时，控制器闭合开关S，第一电容C1和第二电容C2并入系统，系统原边失谐，控制器通过检测电流过零点调节逆变器工作频率使得系统工作在原边部分谐振的情况下，由于稳态时电路原边始终工作在谐振状态，逆变输出方波电压与回路电流同向，电流波形为正弦波，故皆可用有效值参与计算。

在ICPT系统中，Zr为副边能量拾取端等效阻抗Zs在原边发射端的反射阻抗，能够反映副边回路对原边回路的影响，可由式（3）（4）计算得到

Z_S＝jωL_S+1/jωC_S+jImZ_L+ReZ_L+R_S        （3）

Z_r＝ω²M²/Z_S＝ReZ_r+jImZ_r                    （4）

计算出反射阻抗的实部虚部分别为：

$\mathrm{Re}{Z}_r=\frac{{\mathrm{\ω}}^2{M}^2(R_S+\mathrm{Re}{Z}_L)}{{(R_S+\mathrm{Re}{Z}_L)}^2+(1/\mathrm{\ω}{C}_s-\mathrm{\ω}{L}_S-\mathrm{Im}{Z}_L)}---\left(5\right)$

$\mathrm{Im}{Z}_r=\frac{{\mathrm{\ω}}^2{M}^2(1/\mathrm{\ω}{C}_S-\mathrm{\ω}{L}_S-\mathrm{Im}{Z}_L)}{{(R_S+\mathrm{Re}{Z}_L)}^2+(1/\mathrm{\ω}{C}_s-\mathrm{\ω}{L}_S-\mathrm{Im}{Z}_L)}---\left(6\right)$

反射阻抗的实部所消耗的能量为从初级传送到次级回路的能量，虚部用于无功能量交换，参与原边回路谐振。

原边能量发射端总阻抗Zp为：

Z_P＝jωL_P+1/jωC_P+jImZ_r+ReZ_r+R_P   （7）

电容C1切入电路时，系统稳态时，原边谐振频率为w1，此时系统反射阻抗为：

$Z_{r1}={\mathrm{\ω}}_1^2{M}^2/Z_S---\left(8\right)$

原边能量发射端回路电流Ip1为：

$I_{P1}=\frac{u_P}{\mathrm{Re}{Z}_{r1}+R_P}---\left(9\right)$

若负载为纯阻性负载，此时系统工作在原副边全谐振状态，系统工作频率为系统固有频率。若为阻感性负载，此时初级回路部分谐振频率会偏离固有谐振频率较远，通过在第一电容C1为补偿电容时系统初级回路工作频率偏离固有谐振频率的程度可以很明显地区分负载的性质。

之后开关S导通，第二电容C2并入电路，控制器通过调节逆变器的输出电压频率自动调节使系统原边部分谐振，系统稳态时，原边谐振频率为w₂，此时系统反射阻抗为：

$Z_{r2}={\mathrm{\ω}}_2^2{M}^2/Z_S---\left(10\right)$

原边能量发射端回路电流IP2为：

$I_{P2}=\frac{u_P}{\mathrm{Re}{Z}_{r2}+R_P}---\left(11\right)$

当通过软开关保证系统原边能量发射端完全谐振时，能量发射端回路虚部为零，即：

ImZ_r1+ω₁L_P-1/ω₁C₁＝0                   （12）

$\mathrm{Im}{Z}_{r2}+{\mathrm{\ω}}_2{L}_P-\frac{1}{{\mathrm{\ω}}_2(C_1+C_2)}=0---\left(13\right)$

联立以上各式得负载的数值：

$\mathrm{Im}{Z}_L=\frac{\mathrm{Im}{\mathrm{Zr}}_2\·(u_P-I_{P2}{R}_P)\·I_{P1}\·({\mathrm{\ω}}_2{L}_s-1/{\mathrm{\ω}}_2{C}_S)-I_m{\mathrm{Zr}}_2\·(u_P-I_{P1}{R}_P)\·I_{P2}\·({\mathrm{\ω}}_1{L}_S-1/{\mathrm{\ω}}_1{C}_s)}{\mathrm{Im}{\mathrm{Zr}}_2\·(u_P-I_{P1}{R}_P)\·I_{P2}-\mathrm{Im}{\mathrm{Zr}}_1\·(u_P-I_{P2}{R}_P)\·I_{P1}}$

                                  (14)

$\mathrm{Re}{Z}_L=\frac{(u_P-I_{P2}{R}_P)\·(1/{\mathrm{\ω}}_2{C}_S-{\mathrm{\ω}}_2{L}_S-\mathrm{Im}{Z}_L)}{\mathrm{Im}{\mathrm{Zr}}_2\·I_{P2}}---\left(15\right)$

其中，Rp为原边线圈内阻与电容内阻之和，Rs为副边线圈内阻，u_p为逆变桥输出的电压，I_p1为与原边电路第一有效值，I_p2为原边电路第二有效值，w₁为只有第一电容C1切入电路时原边的谐振频率，即第一工作频率、w₂为第一电容C1和第二电容C2均切入电路时原边的谐振频率，即第二工作频率。本发明通过建立阻抗方程，能够对负载进行准确识别。

在本实施方式中，在控制器中还具有互感识别模块，该互感识别模块分别与负载识别单元、谐振电流频率检测单元和谐振电流有效值采样单元相连，用于识别互感的大小，具体计算公式为：

$M=\sqrt{\frac{\mathrm{Im}{\mathrm{Zr}}_2\·[\mathrm{Re}{Z_S}^2+(1/{\mathrm{\ω}}_2{C}_S-{\mathrm{\ω}}_2{L}_S-\mathrm{Im}{Z}_L)]}{{\mathrm{\ω}}_2^2\·(1/{\mathrm{\ω}}_2{C}_S-{\mathrm{\ω}}_2{L}_S-\mathrm{Im}{Z}_L)}}---\left(16\right)$

在本实施方式中，为了减少系统在电容切换时初级回路失谐过程中逆变器开关管损耗增大的问题，可以在切换电容之前，通过控制器使得逆变器开关管S2、S3关断，S1、S4导通，待到原边谐振电路中能量耗散完之后进行电容的切换，之后控制器使开关管导通并使逆变器恢复正常工作状态。

在本发明的一种优选实施例中，将负载检测值以及互感的检测值与与电路中实际负载值做比较分析。电路中的具体参数表1所示。

表1.系统设定参数

参数名称	参数值	参数名称	参数值
				输入电压Edc	100V	补偿电容Cs	21.1nF
补偿电容C1	14.785nF	谐振电感Ls	481uH
				补偿电容C2	1.215nF	发射回路线阻Rs	0.5Ω
谐振电感Lp	685.31uH	拾取回路线阻Rp	0.3Ω

表2和表3所示分别为阻性负载和阻感性负载情况下的系统参数识别结果。

表2.阻性负载时参数辨识结果

表3.阻感负载时参数辨识结果

从表2和表3可见，本发明能够该识别负载以及互感参数。在阻性负载时识别精度较高，对互感M的识别误差最大为1.6%，对阻性负载的识别误差最大为1%；对互感最大识别误差为1.9%，对阻感负载的实部识别最大误差为4.8%，对感抗的识别误差最大为3.8%。

在本实施方式中，当识别到的负载虚部小于1μH时，说明这是由于原边全谐振频率值以及电流有效值波动所带来的误差，认为负载为纯阻性。当识别到的负载感性部分大于1μH时，说明实际负载为阻感负载。

本发明通过改变原边补偿电容的大小，使原边工作在两种不同的谐振频率下，通过建立方式反射阻抗方程，实现负载准确识别。

需要说明的是，本发明虽然以SS型IPT系统为例进行说明，对于SP型IPT系统，本发明同样适用，这也在本发明的保护范围之内。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种电压型无线供电系统负载识别方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1：组建电压型IPT系统，所述电压型IPT系统由原边电路和副边电路组成；

所述原边电路设置有全桥逆变器，所述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相连组成一个串联回路，所述原边补偿电容Cp包括并联的第一电容C1和第二电容C2，所述第二电容C2由开关S控制实现接通和切断，所述开关S与控制器相连，由控制器控制开关S的通断；

所述原边电路还设置有电流检测装置，所述电流检测装置与所述原边谐振电感Lp串联，所述电流检测装置还与所述控制器相连，所述电流检测装置用于检测所述原边谐振电感Lp内的电流并将所述电流传输给所述控制器；

所述副边电路由副边谐振电感Ls、副边补偿电容Cs、等效负载阻抗Z_L组成，所述副边谐振电感Ls、副边补偿电容Cs和等效负载阻抗Z_L三者依次相连组成一个串联回路；

S2：控制器切断开关S，使第一电容C1接入原边电路，直流电源对原边电路进行直流供电，使所述原边电路进入谐振状态；

S3：电流检测装置检测原边电路的电流并将所述电流传输给所述控制器，所述控制器获取所述原边电路电流的第一有效值与第一工作频率；

S4：控制器闭合开关S，使第一电容C1和第二电容C2并联后接入原边电路，直流电源对原边电路进行直流供电，控制器调节逆变器的工作频率使原边电路进入谐振状态；

S5：电流检测装置检测原边电路的电流并将所述电流传输给所述控制器，所述控制器获取所述原边电路电流的第二有效值与第二工作频率；

S6：控制器根据所述原边电路电流的第一有效值、第二有效值以及对应工作频率建立阻抗方程，求取等效负载阻抗Z_L。

2.如权利要求1所述的电压型无线供电系统负载识别方法，其特征在于：所述电流检测装置的输入端与原边电路相连，所述电流检测装置包括谐振电流频率检测单元、谐振电流有效值采样单元和谐振电流过零采样单元，所述谐振电流频率检测单元用于检测原边电流的谐振频率，所述谐振电流有效值采样单元和谐振电流过零采样单元分别对原边电路的电流波形进行有效值采样和电流过零采样；

所述控制器的输入端与所述电流检测装置的输出端相连，所述控制器包括频率调节单元和负载识别单元，所述谐振电流过零采样单元的输出端与所述频率调节单元的输入端相连，所述频率调节单元的输出端与全桥逆变器相连，所述频率调节单元根据所述谐振电流过零采样单元采集的电流过零信号调节全桥逆变器输出的电压频率使原边电路进入谐振状态，所述负载识别单元分别与所述谐振电流频率检测单元和谐振电流有效值采样单元相连，用于建立阻抗方程，对负载进行识别并输出。

3.如权利要求1所述的电压型无线供电系统负载识别方法，其特征在于：所述根据第一有效值、第二有效值以及对应工作频率建立的阻抗方程为：

$\mathrm{Im}{Z}_L=\frac{\mathrm{Im}{\mathrm{Zr}}_1\·(u_P-I_{P2}{R}_P)\·I_{P1}\·({\mathrm{\ω}}_2{L}_S-1/{\mathrm{\ω}}_2{C}_S)-\mathrm{Im}{\mathrm{Zr}}_2\·(u_P-I_{P1}{R}_P)\·I_{P2}\·({\mathrm{\ω}}_1{L}_S-1/{\mathrm{\ω}}_1{C}_S)}{\mathrm{Im}{\mathrm{Zr}}_2\·(u_P-I_{P1}{R}_P)\·I_{P2}-\mathrm{Im}{\mathrm{Zr}}_1\·(u_P-I_{P2}{R}_P)\·I_{P1}}$

$\mathrm{Re}{Z}_L=\frac{(u_P-I_{P2}{R}_P)\·(1/{\mathrm{\ω}}_2{C}_S-{\mathrm{\ω}}_2{L}_S-\mathrm{Im}{Z}_L)}{\mathrm{Im}{\mathrm{Zr}}_2\·I_{P2}}$

Im Z_r1+ω₁L_P-1/ω₁C₁＝0

$\mathrm{Im}{Z}_{r2}+{\mathrm{\ω}}_2{L}_P-\frac{1}{{\mathrm{\ω}}_2(C_1+C_2)}=0$

其中，Rp为原边线圈内阻与电容内阻之和，Rs为副边线圈内阻，u_p为逆变桥输出的电压，I_p1为与原边电路第一有效值，I_p2为原边电路第二有效值，w₁为只有第一电容C1切入电路时原边的谐振频率、w₂为第一电容C1和第二电容C2均切入电路时原边的谐振频率，所述Zr₁为开关S切断，电容C1切入电路时，系统稳态时的系统反射阻抗；Zr₂为开关S导通，第二电容C2并入电路，系统稳态时的系统反射阻抗。

4.一种利用权利要求1所述电压型无线供电系统负载识别方法的进行负载识别的系统，其特征在于：包括电压型IPT系统和控制器；

所述电压型IPT系统由原边电路和副边电路组成，所述原边电路设置有全桥逆变器，所述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相连组成一个串联回路，所述原边补偿电容Cp包括并联的第一电容C1和第二电容C2，所述第二电容C2由开关S控制实现接通和切断，所述开关S与控制器相连，由控制器控制开关S的通断，所述原边电路还设置有电流检测装置，所述电流检测装置与所述原边谐振电感Lp串联，所述电流检测装置还与所述控制器相连，所述电流检测装置用于检测所述原边谐振电感Lp内的电流并将所述电流传输给所述控制器；

所述副边电路由副边谐振电感Ls、副边补偿电容Cs、等效负载阻抗Z_L组成，所述副边谐振电感Ls、副边补偿电容Cs和等效负载阻抗Z_L三者依次相连组成一个串联回路；

所述电流检测装置包括谐振电流频率检测单元、谐振电流有效值采样单元和谐振电流过零采样单元，所述谐振电流频率检测单元用于检测原边电流的谐振频率，所述谐振电流有效值采样单元和谐振电流过零采样单元分别对原边电路的电流进行有效值采样和电流过零采样；

所述控制器的输入端与所述电流检测装置的输出端相连，所述控制器包括频率调节单元和负载识别单元，所述谐振电流过零采样单元的输出端与所述频率调节单元的输入端相连，所述频率调节单元的输出端与全桥逆变器相连，所述频率调节单元根据所述谐振电流过零采样单元采集的电流过零信号调节全桥逆变器输出的电压的频率使原边电路进入谐振状态，所述负载识别单元分别与所述谐振电流频率检测单元和所述谐振电流有效值采样单元相连，用于建立阻抗方程，对负载进行识别并输出。

5.如权利要求4所述的利用电压型无线供电系统负载识别方法的进行负载识别的系统，其特征在于：所述原边电路上还安装有电流互感器，所述电流互感器用于获取原边电路谐振状态的电流波形，所述电流互感器的输出端与所述谐振电流频率检测单元、所述谐振电流有效值值采样单元和谐振电流过零采样单元的输入端相连。