CN110716090B - 一种基于lcc/s补偿的无线电能传输磁耦合机构参数识别方法 - Google Patents

一种基于lcc/s补偿的无线电能传输磁耦合机构参数识别方法 Download PDF

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    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
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Abstract

一种基于LCC/S补偿的无线电能传输磁耦合机构参数识别方法，涉及无线电能传输技术领域。本发明是为了解决目前的参数识别方法只能识别互感值，对原副边自感值和互感值均识别时，需要对电压电流波形进行完整周期的采样的问题。本发明提出一种基于LCC/S补偿的无线电能传输磁耦合机构参数识别方法，仅需要采样副边线圈电压和原副边线圈电流的基波有效值信息，无需相位信息或完整的周期采样，即可实现参数的识别。

Description

一种基于LCC/S补偿的无线电能传输磁耦合机构参数识别 方法
技术领域
本发明属于无线电能传输技术领域，尤其涉及无线电能传输磁耦合机构的参数识别。
背景技术
对于无线电能传输中的磁耦合机构，由于原副边线圈相对位置具有一定的空间放置范围，不同的相对位置使得磁耦合机构具有不同的原副边自感值和互感值。磁耦合机构的自感值或互感值变化可使得无线电能传输系统的运行点偏离谐振点，增大系统的无功功率和损耗。为了补偿磁耦合机构原副边自感值或互感值的变化，可利用可连续调节的开关电容或可离散调节的电容矩阵进行补偿，但是补偿的前提为需要得到原副边自感值和互感值。可是，目前的参数识别方法存在两种问题，一是利用电压电流的有效值和相位信息仅能识别互感值，不能识别原副边自感值；二是可识别原副边自感值和互感值的方法需要对电压电流波形进行完整周期的采样，这会增加系统的硬件成本和计算成本。
发明内容
本发明是为了解决目前的参数识别方法只能识别互感值，对原副边自感值和互感值均识别时，需要对电压电流波形进行完整周期的采样的问题，现提供一种基于LCC/S补偿的无线电能传输磁耦合机构参数识别方法。
一种基于LCC/S补偿的无线电能传输磁耦合机构参数识别方法，包括以下步骤：
步骤一：调整逆变器的频率大于等于谐振频率、并将无线电能传输磁耦合机构的副边继电器T断开，采集副边线圈的电压vs、获得vs的基波分量有效值VS1，采集原边线圈的电流ip、获得ip的基波分量有效值IP1，利用VS1和IP1获得原边线圈和副边线圈的互感值M；
步骤二：调整逆变器的频率大于谐振频率、并保持副边继电器T断开，利用IP1根据原边自感值的单调函数获得原边线圈的自感值LP；
步骤三：保持逆变器的频率大于谐振频率、并闭合副边继电器T，采集副边线圈的电流is、获得is的基波分量有效值IS1，利用IP1、IS1和M获得副边线圈的自感值LS。
进一步的，上述步骤一中根据以下公式获得原边线圈和副边线圈的互感值M：
Figure GDA0003059579150000011
其中ω为逆变器的角频率。
进一步的，上述步骤二中根据以下公式获得原边线圈的自感值LP：
Figure GDA0003059579150000021
其中，CP为无线电能传输磁耦合机构中与原边线圈串联的电容容值，
C1为无线电能传输磁耦合机构中与原边线圈和电容C并联的电容容值、所述电容C为与原边线圈串联的电容，
L1为无线电能传输磁耦合机构中串联在逆变器输出端的电感感值，
Vsource为逆变器的直流输入电压值，
ω为逆变器的角频率。
进一步的，上述步骤三中根据以下公式获得副边线圈的自感值LS：
Figure GDA0003059579150000022
其中，中间变量
Figure GDA0003059579150000023
ω为逆变器的角频率，CS为无线电能传输磁耦合机构中与副边线圈串联的电容容值、RLoad为负载电阻阻值。
本发明提出一种基于LCC/S补偿的无线电能传输磁耦合机构参数识别方法，仅需要采样副边线圈电压和原副边线圈电流的基波有效值信息，无需相位信息或完整的周期采样，即可实现参数的识别，降低了参数识别的硬件成本和计算成本。
附图说明
图1为基于LCC/S补偿的无线电能传输磁耦合机构的结构示意图。
具体实施方式
在基于LCC/S补偿拓普结构的无线电能传输磁耦合机构中，当副边继电器T断开时，副边线圈相当于开路状态，通过设置恰当的逆变器运行频率，利用副边线圈电压vs和原边线圈电流ip的基波有效值信息可识别磁耦合机构的互感值及原边线圈自感值。根据识别到的互感值，再闭合副边继电器T，利用原副边线圈电流的基波有效值信息可识别副边线圈自感值。具体如下：
具体实施方式一：参照图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种基于LCC/S补偿的无线电能传输磁耦合机构参数识别方法，包括以下步骤：
步骤一：调整逆变器的频率大于等于谐振频率、并将无线电能传输磁耦合机构的副边继电器T断开，此时原边线圈电流ip的波形为良好的正弦波，采集副边线圈的电压vs、获得vs的基波分量有效值VS1，采集原边线圈的电流ip、获得ip的基波分量有效值IP1，通过下式利用VS1和IP1即可获得原边线圈和副边线圈的互感值M；
Figure GDA0003059579150000031
其中ω为逆变器的角频率。
步骤二：调整逆变器的频率大于谐振频率、并保持副边继电器T断开，谐振网络内的高次谐波会得到更好的抑制，同时IP1会是原边自感值LP的单调函数，如下所示：
Figure GDA0003059579150000032
则根据上述可转换为如下公式从而获得原边线圈的自感值LP；
Figure GDA0003059579150000033
其中，CP为无线电能传输磁耦合机构中与原边线圈串联的电容容值，
C1为无线电能传输磁耦合机构中与原边线圈和电容C并联的电容容值、所述电容C为与原边线圈串联的电容，
L1为无线电能传输磁耦合机构中串联在逆变器输出端的电感感值，
Vsource为逆变器的直流输入电压值。
步骤三：保持逆变器的频率大于谐振频率、并闭合副边继电器T，这样可抑制谐振网络内的高次谐波，此时副边线圈的自感值LS是关于原、副边线圈电流的基波分量有效值之比的函数，因此，采集副边线圈的电流is、获得is的基波分量有效值IS1，
则有：
Figure GDA0003059579150000041
其中中间变量
Figure GDA0003059579150000042
CS为无线电能传输磁耦合机构中与副边线圈串联的电容容值、RLoad为负载电阻阻值；
则由上式可变化获得：
Figure GDA0003059579150000043

Claims (4)

1.一种基于LCC/S补偿的无线电能传输磁耦合机构参数识别方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：调整逆变器的频率大于等于谐振频率、并将无线电能传输磁耦合机构的副边继电器T断开，采集副边线圈的电压vs、获得vs的基波分量有效值VS1，采集原边线圈的电流ip、获得ip的基波分量有效值IP1，利用VS1和IP1获得原边线圈和副边线圈的互感值M；
步骤二：调整逆变器的频率大于谐振频率、并保持副边继电器T断开，利用IP1根据原边自感值的单调函数获得原边线圈的自感值LP；
步骤三：保持逆变器的频率大于谐振频率、并闭合副边继电器T，采集副边线圈的电流is、获得is的基波分量有效值IS1，利用IP1、IS1和M获得副边线圈的自感值LS。
2.根据权利要求1所述的一种基于LCC/S补偿的无线电能传输磁耦合机构参数识别方法，其特征在于，步骤一中根据以下公式获得原边线圈和副边线圈的互感值M：
Figure FDA0003059579140000011
其中ω为逆变器的角频率。
3.根据权利要求1所述的一种基于LCC/S补偿的无线电能传输磁耦合机构参数识别方法，其特征在于，步骤二中根据以下公式获得原边线圈的自感值LP：
Figure FDA0003059579140000012
其中，CP为无线电能传输磁耦合机构中与原边线圈串联的电容容值，
C1为无线电能传输磁耦合机构中与原边线圈和电容C并联的电容容值、所述电容C为与原边线圈串联的电容，
L1为无线电能传输磁耦合机构中串联在逆变器输出端的电感感值，
Vsource为逆变器的直流输入电压值，
ω为逆变器的角频率。
4.根据权利要求1所述的一种基于LCC/S补偿的无线电能传输磁耦合机构参数识别方法，其特征在于，步骤三中根据以下公式获得副边线圈的自感值LS：
Figure FDA0003059579140000021
其中，中间变量
Figure FDA0003059579140000022
ω为逆变器的角频率，CS为无线电能传输磁耦合机构中与副边线圈串联的电容容值、RLoad为负载电阻阻值。
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Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105141046B (zh) * 2015-10-26 2017-08-15 重庆大学 Sp型icpt系统负载与互感识别方法
JP6820513B2 (ja) * 2016-12-21 2021-01-27 清水建設株式会社 無線電力伝送システムおよび無線電力伝送方法
CN106532982B (zh) * 2017-01-04 2019-03-26 中国矿业大学 一种负载在线识别的无线电能传输系统及负载识别方法
CN106961221A (zh) * 2017-04-24 2017-07-18 哈尔滨工业大学 具有恒流输出特性的无线电能传输用lc/s补偿拓扑电路
CN108631421B (zh) * 2018-05-17 2020-01-24 哈尔滨工业大学 一种具有抗偏移能力的无线电能传输lcc-s拓扑结构及其参数设计方法
CN109474081B (zh) * 2018-09-06 2021-07-20 西安理工大学 基于无线电能传输系统恒流-恒压输出特性的充电方法
CN110365120B (zh) * 2019-07-24 2021-10-08 南京航空航天大学 一种从原边辨识参数的非接触电能传输装置

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