CN112467894A - 一种无线充电系统负载参数辨识方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种无线充电系统负载参数辨识方法及系统，方法包括：基于无线充电系统构建二端口网络模型，并确定二端口网络模型的阻抗参数；根据阻抗参数确定无线充电系统发射端补偿电容电压与无线充电系统负载等效电阻之间的关系；采用最小二乘法将无线充电系统发射端补偿电容电压与无线充电系统负载等效电阻之间的关系简化为多项式函数；根据所述多项式函数辨识无线充电系统负载等效电阻值；根据所述无线充电系统负载等效电阻值辨识无线充电系统负载电压值。可见本发明公开的技术方案能够同时辨识无线充电系统的负载等效电阻与负载电压；另外，本发明仅仅测量发射端的一个电压变量即可确定负载等效电阻与负载电压的辨识值，测量简单，易于实施。

Description

一种无线充电系统负载参数辨识方法及系统

技术领域

本发明涉及无线充电技术领域，特别是涉及一种无线充电系统负载参数辨识方法及系统。

背景技术

无线充电系统具有不需要导线物理连接、安全便捷等优势，近年来受到了越来越广泛的关注。负载等效电阻和负载电压等负载参数对于无线充电系统的传输效率、输出功率等性能指标都有着重要影响。通过负载参数的辨识，能够更好地实现无线充电系统的性能优化和控制。专利CN 106816965 B“一种谐振式无线充电系统中线圈自感的辨识方法”公开了一种无线充电系统线圈自感参数的辨识方法，但未涉及负载参数的辨识。专利CN107482786 B“一种无线充电系统负载估计方法”公开了一种无线充电系统负载等效电阻值的辨识方法，但需要测量无线充电系统接收端的电压；为了便于系统控制，测量的接收端电压需要通过无线通讯等方式传输至系统发射端，从而增加了复杂性和实施难度。专利CN107490737 B“一种无线充电系统负载和互感估计方法”公开了一种无线充电系统负载和互感的辨识方法，但需要同时测量系统发射端的多个电压和电流变量，增加了实施难度和复杂度，并且只能辨识无线充电系统的负载等效电阻值，而不能实现负载电压的辨识。因此，如何提供一种简单易行、且能够同时实现无线充电系统负载等效电阻与负载电压辨识的方法，成为一个亟待解决的技术问题。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种无线充电系统负载参数辨识方法及系统，以实现同时辨识无线充电系统负载等效电阻与负载电压。

为实现上述目的，本发明提供了一种无线充电系统负载参数辨识方法，所述方法包括：

步骤S1：基于无线充电系统构建二端口网络模型，并确定所述二端口网络模型的阻抗参数；

步骤S2：根据所述二端口网络模型的阻抗参数确定无线充电系统发射端补偿电容电压与无线充电系统负载等效电阻之间的关系；

步骤S3：采用最小二乘法将无线充电系统发射端补偿电容电压与无线充电系统负载等效电阻之间的关系简化为多项式函数；

步骤S4：根据所述多项式函数辨识无线充电系统负载等效电阻值；

步骤S5：根据所述无线充电系统负载等效电阻值辨识无线充电系统负载电压值。

可选地，基于无线充电系统构建二端口网络模型，并确定所述二端口网络模型的阻抗参数，具体公式为：

其中，Z₁₁，Z₁₂，Z₂₁和Z₂₂均为包含无线充电系统线圈和补偿电路的二端口网络模型的阻抗参数，Z₁和Z₂为无线充电系统发射线圈和接收线圈的阻抗，Z_m为无线充电系统发射线圈和接收线圈之间的互阻抗，Z_p，Z_1p和Z_1s为无线充电系统发射端补偿电感、并联补偿电容和串联补偿电容的阻抗，Z_s，Z_2p和Z_2s为无线充电系统接收端补偿电感、并联补偿电容和串联补偿电容的阻抗。。

可选地，根据所述二端口网络模型的阻抗参数确定无线充电系统发射端补偿电容电压与无线充电系统负载等效电阻之间的关系，具体公式为：

X_e＝ωL_e

其中，R_inv和L_inv分别为无线充电系统发射端补偿电路等效输入阻抗的电阻部分和电感部分，ω为无线充电系统工作角频率，R_e，L_e和X_e分别为无线充电系统全桥整流电路等效负载阻抗的电阻部分、电感部分和电抗部分，R_L为无线充电系统的负载等效电阻，L_s为全桥整流电路输入电感，R₁₁和X₁₁分别为包含无线充电系统线圈和补偿电路的二端口网络模型阻抗参数Z₁₁的电阻部分和电抗部分，R₁₂和X₁₂分别为包含无线充电系统线圈和补偿电路的二端口网络模型阻抗参数Z₁₂的电阻部分和电抗部分，R₂₂和X₂₂分别为包含无线充电系统线圈和补偿电路的二端口网络模型阻抗参数Z₂₂的电阻部分和电抗部分，U_inv和I_inv分别为无线充电系统发射端补偿电路的输入电压与电流，Z_p为无线充电系统发射端补偿电感的阻抗，U_c1p为无线充电系统发射端补偿电容的电压。

可选地，采用最小二乘法将无线充电系统发射端补偿电容电压与无线充电系统负载等效电阻之间的关系简化为多项式函数，具体公式为：

其中，a₀,a₁,…a_m为将无线充电系统发射端补偿电容电压与无线充电系统负载等效电阻之间的关系简化得到的多项式函数的系数，m为多项式阶数，y_i为第i组无线充电系统发射端补偿电容电压值，R_li为第i组无线充电系统负载等效电阻值，n为无线充电系统的组数。

可选地，根据所述多项式函数辨识无线充电系统负载等效电阻值，具体公式为：

a₀+a₁R_{L_iden}+a₂R_{L_iden} ²+…+a_mR_{L_iden} ^m＝U_{c1p_m} (4)；

其中，R_{L_iden}为无线充电系统负载等效电阻的辨识值，U_{c1p_m}为无线充电系统发射端补偿电容电压的测量值，a₀,a₁,…a_m均为将无线充电系统发射端补偿电容电压与无线充电系统负载等效电阻之间的关系简化得到的多项式函数的系数，m为多项式阶数。

可选地，根据所述无线充电系统负载等效电阻值辨识无线充电系统负载电压值，具体公式为：

其中，R_{e_iden}和L_{e_iden}分别为无线充电系统全桥整流电路等效负载阻抗的电阻部分和电感部分的辨识值，R_{L_iden}为无线充电系统的负载等效电阻的辨识值，L_s为全桥整流电路输入电感，ω为无线充电系统工作角频率，Z_{e_iden}为无线充电系统全桥整流电路等效负载阻抗的辨识值，G_u为无线充电系统发射端补偿电路的输入电压与无线充电系统全桥整流电路的输入电压之间的电压传递函数，Z₁₁，Z₁₂，Z₂₁和Z₂₂为包含无线充电系统线圈和补偿电路的二端口网络模型的阻抗参数，U_inv为无线充电系统发射端补偿电路的输入电压，U_dc为无线充电系统发射端逆变器的输入直流电压，α为无线充电系统发射端逆变器的控制移相角，U_{b_iden}为无线充电系统的负载电压的辨识值。

本发明还提供一种无线充电系统负载参数辨识系统，所述系统包括：

阻抗参数确定模块，用于基于无线充电系统构建二端口网络模型，并确定所述二端口网络模型的阻抗参数；

关系确定模块，用于根据所述二端口网络模型的阻抗参数确定无线充电系统发射端补偿电容电压与无线充电系统负载等效电阻之间的关系；

简化模块，用于采用最小二乘法将无线充电系统发射端补偿电容电压与无线充电系统负载等效电阻之间的关系简化为多项式函数；

第一辨识模块，用于根据所述多项式函数辨识无线充电系统负载等效电阻值；

第二辨识模块，用于根据所述无线充电系统负载等效电阻值辨识无线充电系统负载电压值。

可选地，基于无线充电系统构建二端口网络模型，并确定所述二端口网络模型的阻抗参数，具体公式为：

其中，Z₁₁，Z₁₂，Z₂₁和Z₂₂均为包含无线充电系统线圈和补偿电路的二端口网络模型的阻抗参数，Z₁和Z₂为无线充电系统发射线圈和接收线圈的阻抗，Z_m为无线充电系统发射线圈和接收线圈之间的互阻抗，Z_p，Z_1p和Z_1s为无线充电系统发射端补偿电感、并联补偿电容和串联补偿电容的阻抗，Z_s，Z_2p和Z_2s为无线充电系统接收端补偿电感、并联补偿电容和串联补偿电容的阻抗。。

可选地，根据所述二端口网络模型的阻抗参数确定无线充电系统发射端补偿电容电压与无线充电系统负载等效电阻之间的关系，具体公式为：

X_e＝ωL_e

其中，R_inv和L_inv分别为无线充电系统发射端补偿电路等效输入阻抗的电阻部分和电感部分，ω为无线充电系统工作角频率，R_e，L_e和X_e分别为无线充电系统全桥整流电路等效负载阻抗的电阻部分、电感部分和电抗部分，R_L为无线充电系统的负载等效电阻，L_s为全桥整流电路输入电感，R₁₁和X₁₁分别为包含无线充电系统线圈和补偿电路的二端口网络模型阻抗参数Z₁₁的电阻部分和电抗部分，R₁₂和X₁₂分别为包含无线充电系统线圈和补偿电路的二端口网络模型阻抗参数Z₁₂的电阻部分和电抗部分，R₂₂和X₂₂分别为包含无线充电系统线圈和补偿电路的二端口网络模型阻抗参数Z₂₂的电阻部分和电抗部分，U_inv和I_inv分别为无线充电系统发射端补偿电路的输入电压与电流，Z_p为无线充电系统发射端补偿电感的阻抗，U_c1p为无线充电系统发射端补偿电容的电压。

可选地，根据所述无线充电系统负载等效电阻值辨识无线充电系统负载电压值，具体公式为：

其中，R_{e_iden}和L_{e_iden}分别为无线充电系统全桥整流电路等效负载阻抗的电阻部分和电感部分的辨识值，R_{L_iden}为无线充电系统的负载等效电阻的辨识值，L_s为全桥整流电路输入电感，ω为无线充电系统工作角频率，Z_{e_iden}为无线充电系统全桥整流电路等效负载阻抗的辨识值，G_u为无线充电系统发射端补偿电路的输入电压与无线充电系统全桥整流电路的输入电压之间的电压传递函数，Z₁₁，Z₁₂，Z₂₁和Z₂₂为包含无线充电系统线圈和补偿电路的二端口网络模型的阻抗参数，U_inv为无线充电系统发射端补偿电路的输入电压，U_dc为无线充电系统发射端逆变器的输入直流电压，α为无线充电系统发射端逆变器的控制移相角，U_{b_iden}为无线充电系统的负载电压的辨识值。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明公开一种无线充电系统负载参数辨识方法及系统，方法包括：基于无线充电系统构建二端口网络模型，并确定所述二端口网络模型的阻抗参数；根据所述二端口网络模型的阻抗参数确定无线充电系统发射端补偿电容电压与无线充电系统负载等效电阻之间的关系；采用最小二乘法将无线充电系统发射端补偿电容电压与无线充电系统负载等效电阻之间的关系简化为多项式函数；根据所述多项式函数辨识无线充电系统负载等效电阻值；根据所述无线充电系统负载等效电阻值辨识无线充电系统负载电压值。可见本发明公开的技术方案能够同时辨识无线充电系统的负载等效电阻与负载电压；另外，本发明仅仅测量发射端的一个电压变量即可确定负载等效电阻与负载电压的辨识值，测量简单，易于实施。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例无线充电系统负载参数辨识方法的流程图；

图2为本发明实施例无线充电系统的具体电路图；

图3为本发明实施例无线充电系统负载参数辨识系统结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种无线充电系统负载参数辨识方法及系统，以实现同时辨识无线充电系统负载等效电阻与负载电压。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明采用的无线充电系统的具体电路如图2所示。其中，U_dc为电源，C_in为输入滤波电容，开关管G₁-G₄组成逆变器，L_p为逆变器输出电感，C_1s和C_1p为原边补偿电容，L₁为原边线圈，L₂为副边线圈、C_2s和C_2p均为副边补偿电容，L_s为全桥整流电路输入电感，功率二极管D₁-D₄组成全桥整流电路，C_o为输出滤波电容，L_o为输出滤波电感，U_inv和I_inv分别为无线充电系统发射端补偿电路的输入电压与电流，U_c1p为无线充电系统发射端补偿电容的电压，U_rec为全桥整流电路输入电压，U_b为无线充电系统的负载电压，I_b为无线充电系统的负载电流，R_L为无线充电系统的负载等效电阻。输入滤波电容C_in的输入端与电源U_dc相连，输入滤波电容C_in的输出端与逆变器G₁-G₄的输入端连接，逆变器G₁-G₄的输出端与逆变器输出电感L_p的输入端连接，逆变器输出电感L_p的输出端与原边补偿电容C_1s和C_1p的输入端连接，原边补偿电容C_1s和C_1p的输出端与原边线圈L₁的输入端连接，原边线圈L₁的输出端与副边线圈L₂的输入端连接，副边线圈L₂的输出端与副边补偿电容C_2s和C_2p的输入端连接，副边补偿电容C_2s和C_2p的输出端与全桥整流电路输入电感L_s的输入端连接，全桥整流电路输入电感L_s的输出端与全桥整流电路D₁-D₄的输入端连接，全桥整流电路D₁-D₄的输出端与输出滤波电容C_o和输出滤波电感L_o的输入端连接，输出滤波电容C_o和输出滤波电感L_o的输出端与无线充电系统的负载连接。

本实施例中，基于图2所示的无线充电系统，采用如图1所示的本发明的方法，辨识无线充电系统的负载等效电阻与负载电压，具体步骤如下：

步骤S1：基于无线充电系统构建二端口网络模型，并确定所述二端口网络模型的阻抗参数；所述无线充电系统包括由原边线圈L₁和副边线圈L₂组成的无线充电线圈，由逆变器输出电感L_p、原边补偿电容C_1s和C_1p组成发射端补偿电路，由副边补偿电容C_2s和C_2p以及全桥整流电路输入电感L_s组成的接收端补偿电路。

步骤S2：根据所述二端口网络模型的阻抗参数确定无线充电系统发射端补偿电容电压与无线充电系统负载等效电阻之间的关系；

步骤S3：采用最小二乘法将无线充电系统发射端补偿电容电压与无线充电系统负载等效电阻之间的关系简化为多项式函数；

步骤S4：根据所述多项式函数辨识无线充电系统负载等效电阻值；

步骤S5：根据所述无线充电系统负载等效电阻值辨识无线充电系统负载电压值。

下面对各个步骤进行详细论述：

步骤S1：基于无线充电系统构建二端口网络模型，并确定所述二端口网络模型的阻抗参数，具体公式为：

其中，Z₁₁，Z₁₂，Z₂₁和Z₂₂均为包含无线充电系统线圈和补偿电路的二端口网络模型的阻抗参数，Z₁和Z₂为无线充电系统发射线圈和接收线圈的阻抗，Z_m为无线充电系统发射线圈和接收线圈之间的互阻抗，Z_p，Z_1p和Z_1s为无线充电系统发射端补偿电感、并联补偿电容和串联补偿电容的阻抗，Z_s，Z_2p和Z_2s为无线充电系统接收端补偿电感、并联补偿电容和串联补偿电容的阻抗。

在确定二端口网络模型参数之前，需要通过阻抗分析仪等设备测量无线充电系统发射线圈和接收线圈的阻抗值，无线充电系统发射线圈和接收线圈之间的互阻抗值，无线充电系统发射端补偿电感、并联补偿电容和串联补偿电容的阻抗值，以及无线充电系统接收端补偿电感、并联补偿电容和串联补偿电容的阻抗值。

步骤S2：根据所述二端口网络模型的阻抗参数确定无线充电系统发射端补偿电容电压与无线充电系统负载等效电阻之间的关系，具体公式为：

其中，R_inv和L_inv分别为无线充电系统发射端补偿电路等效输入阻抗的电阻部分和电感部分，ω为无线充电系统工作角频率，R_e，L_e和X_e分别为无线充电系统全桥整流电路等效负载阻抗的电阻部分、电感部分和电抗部分，R_L为无线充电系统的负载等效电阻，L_s为全桥整流电路输入电感，R₁₁和X₁₁分别为包含无线充电系统线圈和补偿电路的二端口网络模型阻抗参数Z₁₁的电阻部分和电抗部分，R₁₂和X₁₂分别为包含无线充电系统线圈和补偿电路的二端口网络模型阻抗参数Z₁₂的电阻部分和电抗部分，R₂₂和X₂₂分别为包含无线充电系统线圈和补偿电路的二端口网络模型阻抗参数Z₂₂的电阻部分和电抗部分，U_inv和I_inv分别为无线充电系统发射端补偿电路的输入电压与电流，Z_p为无线充电系统发射端补偿电感的阻抗，U_c1p为无线充电系统发射端补偿电容的电压。

步骤S3：采用最小二乘法将无线充电系统发射端补偿电容电压与无线充电系统负载等效电阻之间的关系简化为多项式函数，具体公式为：

其中，a₀,a₁,…a_m为将无线充电系统发射端补偿电容电压与无线充电系统负载等效电阻之间的关系简化得到的多项式函数的系数，m为多项式阶数，y_i为第i组无线充电系统发射端补偿电容电压值，R_li为第i组无线充电系统负载等效电阻值，n为无线充电系统的组数。

步骤S4：根据所述多项式函数辨识无线充电系统负载等效电阻值，具体公式为：

a₀+a₁R_{L_iden}+a₂R_{L_iden} ²+…+a_mR_{L_iden} ^m＝U_{c1p_m} (4)；

其中，R_{L_iden}为无线充电系统负载等效电阻的辨识值，U_{c1p_m}为无线充电系统发射端补偿电容电压的测量值，a₀,a₁,…a_m均为将无线充电系统发射端补偿电容电压与无线充电系统负载等效电阻之间的关系简化得到的多项式函数的系数，m为多项式阶数。

步骤S5：根据所述无线充电系统负载等效电阻值辨识无线充电系统负载电压值，具体公式为：

其中，R_{e_iden}和L_{e_iden}分别为无线充电系统全桥整流电路等效负载阻抗的电阻部分和电感部分的辨识值，R_{L_iden}为无线充电系统的负载等效电阻的辨识值，L_s为全桥整流电路输入电感，ω为无线充电系统工作角频率，Z_{e_iden}为无线充电系统全桥整流电路等效负载阻抗的辨识值，G_u为无线充电系统发射端补偿电路的输入电压与无线充电系统全桥整流电路的输入电压之间的电压传递函数，Z₁₁，Z₁₂，Z₂₁和Z₂₂为包含无线充电系统线圈和补偿电路的二端口网络模型的阻抗参数，U_inv为无线充电系统发射端补偿电路的输入电压，U_dc为无线充电系统发射端逆变器的输入直流电压，α为无线充电系统发射端逆变器的控制移相角，U_{b_iden}为无线充电系统的负载电压的辨识值。

如图3所示，本发明还提供一种无线充电系统负载参数辨识系统，所述系统包括：

阻抗参数确定模块1，用于基于无线充电系统构建二端口网络模型，并确定所述二端口网络模型的阻抗参数。

关系确定模块2，用于根据所述二端口网络模型的阻抗参数确定无线充电系统发射端补偿电容电压与无线充电系统负载等效电阻之间的关系。

简化模块3，用于采用最小二乘法将无线充电系统发射端补偿电容电压与无线充电系统负载等效电阻之间的关系简化为多项式函数。

第一辨识模块4，用于根据所述多项式函数辨识无线充电系统负载等效电阻值。

第二辨识模块5，用于根据所述无线充电系统负载等效电阻值辨识无线充电系统负载电压值。

作为一种实施方式，本发明基于无线充电系统构建二端口网络模型，并确定所述二端口网络模型的阻抗参数，具体公式为：

其中，Z₁₁，Z₁₂，Z₂₁和Z₂₂均为包含无线充电系统线圈和补偿电路的二端口网络模型的阻抗参数，Z₁和Z₂为无线充电系统发射线圈和接收线圈的阻抗，Z_m为无线充电系统发射线圈和接收线圈之间的互阻抗，Z_p，Z_1p和Z_1s为无线充电系统发射端补偿电感、并联补偿电容和串联补偿电容的阻抗，Z_s，Z_2p和Z_2s为无线充电系统接收端补偿电感、并联补偿电容和串联补偿电容的阻抗。。

作为一种实施方式，本发明根据所述二端口网络模型的阻抗参数确定无线充电系统发射端补偿电容电压与无线充电系统负载等效电阻之间的关系，具体公式为：

其中，R_inv和L_inv分别为无线充电系统发射端补偿电路等效输入阻抗的电阻部分和电感部分，ω为无线充电系统工作角频率，R_e，L_e和X_e分别为无线充电系统全桥整流电路等效负载阻抗的电阻部分、电感部分和电抗部分，R_L为无线充电系统的负载等效电阻，L_s为全桥整流电路输入电感，R₁₁和X₁₁分别为包含无线充电系统线圈和补偿电路的二端口网络模型阻抗参数Z₁₁的电阻部分和电抗部分，R₁₂和X₁₂分别为包含无线充电系统线圈和补偿电路的二端口网络模型阻抗参数Z₁₂的电阻部分和电抗部分，R₂₂和X₂₂分别为包含无线充电系统线圈和补偿电路的二端口网络模型阻抗参数Z₂₂的电阻部分和电抗部分，U_inv和I_inv分别为无线充电系统发射端补偿电路的输入电压与电流，Z_p为无线充电系统发射端补偿电感的阻抗，U_c1p为无线充电系统发射端补偿电容的电压。

作为一种实施方式，本发明根据所述无线充电系统负载等效电阻值辨识无线充电系统负载电压值，具体公式为：

其中，R_{e_iden}和L_{e_iden}分别为无线充电系统全桥整流电路等效负载阻抗的电阻部分和电感部分的辨识值，R_{L_iden}为无线充电系统的负载等效电阻的辨识值，L_s为全桥整流电路输入电感，ω为无线充电系统工作角频率，Z_{e_iden}为无线充电系统全桥整流电路等效负载阻抗的辨识值，G_u为无线充电系统发射端补偿电路的输入电压与无线充电系统全桥整流电路的输入电压之间的电压传递函数，Z₁₁，Z₁₂，Z₂₁和Z₂₂为包含无线充电系统线圈和补偿电路的二端口网络模型的阻抗参数，U_inv为无线充电系统发射端补偿电路的输入电压，U_dc为无线充电系统发射端逆变器的输入直流电压，α为无线充电系统发射端逆变器的控制移相角，U_{b_iden}为无线充电系统的负载电压的辨识值。

作为一种实施方式，本发明采用最小二乘法将无线充电系统发射端补偿电容电压与无线充电系统负载等效电阻之间的关系简化为多项式函数，具体公式为：

其中，a₀,a₁,…a_m为将无线充电系统发射端补偿电容电压与无线充电系统负载等效电阻之间的关系简化得到的多项式函数的系数，m为多项式阶数，y_i为第i组无线充电系统发射端补偿电容电压值，R_li为第i组无线充电系统负载等效电阻值，n为无线充电系统的组数。

作为一种实施方式，本发明根据所述多项式函数辨识无线充电系统负载等效电阻值，具体公式为：

a₀+a₁R_{L_iden}+a₂R_{L_iden} ²+…+a_mR_{L_iden} ^m＝U_{c1p_m} (4)；

其中，R_{L_iden}为无线充电系统负载等效电阻的辨识值，U_{c1p_m}为无线充电系统发射端补偿电容电压的测量值，a₀,a₁,…a_m均为将无线充电系统发射端补偿电容电压与无线充电系统负载等效电阻之间的关系简化得到的多项式函数的系数，m为多项式阶数。

具体举例：

当电池电压U_b为300V时，辨识得到的无线充电系统负载等效电阻的值为39.14Ω，辨识得到的无线充电系统负载电压的值为304.73V；对比无线充电系统负载等效电阻和负载电压的实验测量值39.13Ω和300V，可得无线充电系统负载等效电阻的辨识结果与实验测量值仅相差0.01Ω，无线充电系统负载电压的辨识误差小于1.6％，达到了比较高的精度。故本发明的方法能够在只测量发射端一个电压变量的基础上，实现无线充电系统负载等效电阻与负载电压的同时辨识，并且具有很好的应用效果。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种无线充电系统负载参数辨识方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤S1：基于无线充电系统构建二端口网络模型，并确定所述二端口网络模型的阻抗参数；

步骤S2：根据所述二端口网络模型的阻抗参数确定无线充电系统发射端补偿电容电压与无线充电系统负载等效电阻之间的关系；

步骤S3：采用最小二乘法将无线充电系统发射端补偿电容电压与无线充电系统负载等效电阻之间的关系简化为多项式函数；

步骤S4：根据所述多项式函数辨识无线充电系统负载等效电阻值；

步骤S5：根据所述无线充电系统负载等效电阻值辨识无线充电系统负载电压值。

2.根据权利要求1所述的无线充电系统负载参数辨识方法，其特征在于，基于无线充电系统构建二端口网络模型，并确定所述二端口网络模型的阻抗参数，具体公式为：

其中，Z₁₁，Z₁₂，Z₂₁和Z₂₂均为包含无线充电系统线圈和补偿电路的二端口网络模型的阻抗参数，Z₁和Z₂为无线充电系统发射线圈和接收线圈的阻抗，Z_m为无线充电系统发射线圈和接收线圈之间的互阻抗，Z_p，Z_1p和Z_1s为无线充电系统发射端补偿电感、并联补偿电容和串联补偿电容的阻抗，Z_s，Z_2p和Z_2s为无线充电系统接收端补偿电感、并联补偿电容和串联补偿电容的阻抗。。

3.根据权利要求1所述的无线充电系统负载参数辨识方法，其特征在于，根据所述二端口网络模型的阻抗参数确定无线充电系统发射端补偿电容电压与无线充电系统负载等效电阻之间的关系，具体公式为：

其中，R_inv和L_inv分别为无线充电系统发射端补偿电路等效输入阻抗的电阻部分和电感部分，ω为无线充电系统工作角频率，R_e，L_e和X_e分别为无线充电系统全桥整流电路等效负载阻抗的电阻部分、电感部分和电抗部分，R_L为无线充电系统的负载等效电阻，L_s为全桥整流电路输入电感，R₁₁和X₁₁分别为包含无线充电系统线圈和补偿电路的二端口网络模型阻抗参数Z₁₁的电阻部分和电抗部分，R₁₂和X₁₂分别为包含无线充电系统线圈和补偿电路的二端口网络模型阻抗参数Z₁₂的电阻部分和电抗部分，R₂₂和X₂₂分别为包含无线充电系统线圈和补偿电路的二端口网络模型阻抗参数Z₂₂的电阻部分和电抗部分，U_inv和I_inv分别为无线充电系统发射端补偿电路的输入电压与电流，Z_p为无线充电系统发射端补偿电感的阻抗，U_c1p为无线充电系统发射端补偿电容的电压。

4.根据权利要求1所述的无线充电系统负载参数辨识方法，其特征在于，采用最小二乘法将无线充电系统发射端补偿电容电压与无线充电系统负载等效电阻之间的关系简化为多项式函数，具体公式为：

其中，a₀,a₁,…a_m为将无线充电系统发射端补偿电容电压与无线充电系统负载等效电阻之间的关系简化得到的多项式函数的系数，m为多项式阶数，y_i为第i组无线充电系统发射端补偿电容电压值，R_li为第i组无线充电系统负载等效电阻值，n为无线充电系统的组数。

5.根据权利要求1所述的无线充电系统负载参数辨识方法，其特征在于，根据所述多项式函数辨识无线充电系统负载等效电阻值，具体公式为：

a₀+a₁R_{L_iden}+a₂R_{L_iden} ²+…+a_mR_{L_iden} ^m＝U_{c1p_m} (4)；

其中，R_{L_iden}为无线充电系统负载等效电阻的辨识值，U_{c1p_m}为无线充电系统发射端补偿电容电压的测量值，a₀,a₁,…a_m均为将无线充电系统发射端补偿电容电压与无线充电系统负载等效电阻之间的关系简化得到的多项式函数的系数，m为多项式阶数。

6.根据权利要求1所述的无线充电系统负载参数辨识方法，其特征在于，根据所述无线充电系统负载等效电阻值辨识无线充电系统负载电压值，具体公式为：

其中，R_{e_iden}和L_{e_iden}分别为无线充电系统全桥整流电路等效负载阻抗的电阻部分和电感部分的辨识值，R_{L_iden}为无线充电系统的负载等效电阻的辨识值，L_s为全桥整流电路输入电感，ω为无线充电系统工作角频率，Z_{e_iden}为无线充电系统全桥整流电路等效负载阻抗的辨识值，G_u为无线充电系统发射端补偿电路的输入电压与无线充电系统全桥整流电路的输入电压之间的电压传递函数，Z₁₁，Z₁₂，Z₂₁和Z₂₂为包含无线充电系统线圈和补偿电路的二端口网络模型的阻抗参数，U_inv为无线充电系统发射端补偿电路的输入电压，U_dc为无线充电系统发射端逆变器的输入直流电压，α为无线充电系统发射端逆变器的控制移相角，U_{b_iden}为无线充电系统的负载电压的辨识值。

7.一种无线充电系统负载参数辨识系统，其特征在于，所述系统包括：

阻抗参数确定模块，用于基于无线充电系统构建二端口网络模型，并确定所述二端口网络模型的阻抗参数；

关系确定模块，用于根据所述二端口网络模型的阻抗参数确定无线充电系统发射端补偿电容电压与无线充电系统负载等效电阻之间的关系；

简化模块，用于采用最小二乘法将无线充电系统发射端补偿电容电压与无线充电系统负载等效电阻之间的关系简化为多项式函数；

第一辨识模块，用于根据所述多项式函数辨识无线充电系统负载等效电阻值；

第二辨识模块，用于根据所述无线充电系统负载等效电阻值辨识无线充电系统负载电压值。

8.根据权利要求7所述的无线充电系统负载参数辨识系统，其特征在于，基于无线充电系统构建二端口网络模型，并确定所述二端口网络模型的阻抗参数，具体公式为：

其中，Z₁₁，Z₁₂，Z₂₁和Z₂₂均为包含无线充电系统线圈和补偿电路的二端口网络模型的阻抗参数，Z₁和Z₂为无线充电系统发射线圈和接收线圈的阻抗，Z_m为无线充电系统发射线圈和接收线圈之间的互阻抗，Z_p，Z_1p和Z_1s为无线充电系统发射端补偿电感、并联补偿电容和串联补偿电容的阻抗，Z_s，Z_2p和Z_2s为无线充电系统接收端补偿电感、并联补偿电容和串联补偿电容的阻抗。。

9.根据权利要求7所述的无线充电系统负载参数辨识系统，其特征在于，根据所述二端口网络模型的阻抗参数确定无线充电系统发射端补偿电容电压与无线充电系统负载等效电阻之间的关系，具体公式为：

其中，R_inv和L_inv分别为无线充电系统发射端补偿电路等效输入阻抗的电阻部分和电感部分，ω为无线充电系统工作角频率，R_e，L_e和X_e分别为无线充电系统全桥整流电路等效负载阻抗的电阻部分、电感部分和电抗部分，R_L为无线充电系统的负载等效电阻，L_s为全桥整流电路输入电感，R₁₁和X₁₁分别为包含无线充电系统线圈和补偿电路的二端口网络模型阻抗参数Z₁₁的电阻部分和电抗部分，R₁₂和X₁₂分别为包含无线充电系统线圈和补偿电路的二端口网络模型阻抗参数Z₁₂的电阻部分和电抗部分，R₂₂和X₂₂分别为包含无线充电系统线圈和补偿电路的二端口网络模型阻抗参数Z₂₂的电阻部分和电抗部分，U_inv和I_inv分别为无线充电系统发射端补偿电路的输入电压与电流，Z_p为无线充电系统发射端补偿电感的阻抗，U_c1p为无线充电系统发射端补偿电容的电压。

10.根据权利要求7所述的无线充电系统负载参数辨识系统，其特征在于，根据所述无线充电系统负载等效电阻值辨识无线充电系统负载电压值，具体公式为：

其中，R_{e_iden}和L_{e_iden}分别为无线充电系统全桥整流电路等效负载阻抗的电阻部分和电感部分的辨识值，R_{L_iden}为无线充电系统的负载等效电阻的辨识值，L_s为全桥整流电路输入电感，ω为无线充电系统工作角频率，Z_{e_iden}为无线充电系统全桥整流电路等效负载阻抗的辨识值，G_u为无线充电系统发射端补偿电路的输入电压与无线充电系统全桥整流电路的输入电压之间的电压传递函数，Z₁₁，Z₁₂，Z₂₁和Z₂₂为包含无线充电系统线圈和补偿电路的二端口网络模型的阻抗参数，U_inv为无线充电系统发射端补偿电路的输入电压，U_dc为无线充电系统发射端逆变器的输入直流电压，α为无线充电系统发射端逆变器的控制移相角，U_{b_iden}为无线充电系统的负载电压的辨识值。

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