CN112578184A - 一种无线充电系统多负载参数辨识方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无线充电系统多负载参数辨识方法及系统，所述方法包括：获取无线充电系统的电路信息；电路信息包括发射侧并联补偿电容的电压、无线能量发射线圈中的电流及系统的特性参数；对发射侧并联补偿电容的电压和无线能量发射线圈中的电流进行傅里叶变换，确定整流桥的输入电流基波和整流桥的输入电流三次谐波，从而计算负载的电流；根据发射侧并联补偿电容的电压、无线能量发射线圈中的电流和特性参数计算整流桥的等效输入阻抗，并得到整流桥的输入电压基波，根据整流桥的输入电压基波计算负载的电压；根据负载的电流和负载的电压计算负载的电阻。本发明能够对多个负载信息进行具体准确的辨识，提高了辨识的准确性。

Description

一种无线充电系统多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多负载参数辨识方法及系统。

背景技术

由于无导线连接、便捷等优点，无线充电系统受到了越来越广泛的关注。在实际应用中，由于负载需要恒流、恒压的充电，而在一些特殊环境无法通过通讯的方式获取负载的信息，所以需要通过在发射侧进行负载参数的辨识。

现有技术中存在如下无线充电系统的负载参数辨识技术：

专利CN107482786B“一种无线充电系统负载估计方法”对负载等效电阻值进行了辨识，但是不能得到负载电流、电压的信息；专利CN102969801A“电流型无线供电系统负载识别方法”通过检测直流电源电流值来辨识得到负载值，同样的，该专利也只能进行负载等效电阻的辨识，不能辨识负载电流、电压的信息；专利CN106786886A“一种基于负载识别技术的无线充电系统充电方法”提出了初级侧的控制为通过采集无线充电系统中初级侧补偿电容两端的电压控制电压源输出电压的大小，次级侧的控制为通过采集电池充电电压和充电电流控制次级侧所有的开关的通断，以实现系统充电模式的转换。但是该专利只能识别负载类型，不能准确辨识具体的负载等效电阻值。

综上，现有技术无法对多个负载信息进行具体准确的辨识。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种无线充电系统多负载参数辨识方法及系统，能够对多个负载信息进行具体准确的辨识，提高了辨识的准确性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种无线充电系统多负载参数辨识方法，包括：

获取无线充电系统的电路信息；所述无线充电系统包括依次连接的直流电源、逆变器、发射侧补偿电感、发射侧并联补偿电容、发射侧串联补偿电容、无线能量发射线圈、无线能量接收线圈、整流桥和负载；所述电路信息包括所述发射侧并联补偿电容的电压、所述无线能量发射线圈中的电流及所述无线充电系统的特性参数；

对所述发射侧并联补偿电容的电压和所述无线能量发射线圈中的电流进行傅里叶变换，得到变换后的数据；所述变换后的数据包括所述发射侧并联补偿电容的电压基波、所述发射侧并联补偿电容的电压三次谐波、所述无线能量发射线圈中的电流基波和所述无线能量发射线圈中的电流三次谐波；

根据所述变换后的数据确定所述整流桥的输入电流基波和所述整流桥的输入电流三次谐波，根据所述整流桥的输入电流基波、所述整流桥的输入电流三次谐波、所述电路信息和所述特性参数计算所述负载的电流；

当所述整流桥的输入电流连续时，根据所述发射侧并联补偿电容的电压、所述无线能量发射线圈中的电流和所述特性参数计算所述整流桥的等效输入阻抗；

根据所述整流桥的输入电流基波、所述整流桥的等效输入阻抗，得到所述整流桥的输入电压基波，根据所述整流桥的输入电压基波计算所述负载的电压；

根据所述负载的电流和所述负载的电压计算所述负载的电阻。

优选地，所述对所述发射侧并联补偿电容的电压和所述无线能量发射线圈中的电流进行傅里叶变换，具体包括：

采用快速傅里叶变换芯片对所述发射侧并联补偿电容的电压和所述无线能量发射线圈中的电流进行快速傅里叶变换分析。

优选地，所述对所述发射侧并联补偿电容的电压和所述无线能量发射线圈中的电流进行傅里叶变换，具体包括：

采用高速模数转换芯片和现场可编程逻辑门阵列对所述发射侧并联补偿电容的电压和所述无线能量发射线圈中的电流快速傅里叶变换分析。

优选地，所述根据所述整流桥的输入电流基波、所述整流桥的输入电流三次谐波、所述电路信息和所述特性参数计算所述负载的电流，具体公式为：

其中，

为所述整流桥的输入电流基波，

为所述整流桥的输入电流三次谐波，

为所述发射侧并联补偿电容的电压基波，

为所述发射侧并联补偿电容的电压三次谐波，

为所述无线能量发射线圈中的电流基波，

为所述无线能量发射线圈中的电流三次谐波，ω为所述无线充电系统工作的角频率，M为所述无线能量发射线圈和所述无线能量接收线圈之间的互感，R_p1为所述发射侧串联补偿电容的内阻，R₁为所述无线能量发射线圈的内阻，C_p1为测量得到的所述发射侧串联补偿电容容值，L₁为测量得到的所述无线能量发射线圈自感值，I_b为所述负载的电流，θ为角度积分变量。

优选地，所述根据所述发射侧并联补偿电容的电压、所述无线能量发射线圈中的电流和所述特性参数计算所述整流桥的等效输入阻抗，具体公式为：

其中，R_{e_x}为所述整流桥的输入阻抗的实部，L_{e_x}为所述整流桥的输入阻抗的等效电感，所述实部与所述等效电感之和为所述等效输入阻抗，θ_x为所述发射侧并联补偿电容的电压和所述无线能量发射线圈中电流的夹角，ω为所述无线充电系统工作的角频率，M为所述无线能量发射线圈和所述无线能量接收线圈之间的互感，R_p1为所述发射侧串联补偿电容的内阻，R₁为所述无线能量发射线圈的内阻，R₂为所述无线能量发射线圈的内阻，

为所述发射侧并联补偿电容上的电压，

为所述无线能量发射线圈中的电流，L₁为所述无线能量发射线圈的等效电感，L₂为所述无线能量接收线圈的等效电感，C_p1为发射侧串联补偿电容容值，C为第一中间参数，D为第二中间参数。

优选地，根据所述整流桥的输入电压基波计算所述负载的电压，具体公式为：

其中，

为所述整流桥的输入电压基波，U_b为所述负载的电压。

一种无线充电系统多负载参数辨识系统，包括：

获取模块，用于获取无线充电系统的电路信息；所述无线充电系统包括依次连接的直流电源、逆变器、发射侧补偿电感、发射侧并联补偿电容、发射侧串联补偿电容、无线能量发射线圈、无线能量接收线圈、整流桥和负载；所述电路信息包括所述发射侧并联补偿电容的电压、所述无线能量发射线圈中的电流及所述无线充电系统中的特性参数；

傅里叶变换模块，用于对所述发射侧并联补偿电容的电压和所述无线能量发射线圈中的电流进行傅里叶变换，得到变换后的数据；所述变换后的数据包括所述发射侧并联补偿电容的电压基波、所述发射侧并联补偿电容的电压三次谐波、所述无线能量发射线圈中的电流基波和所述无线能量发射线圈中的电流三次谐波；

电流计算模块，用于根据所述变换后的数据确定所述整流桥的输入电流基波和所述整流桥的输入电流三次谐波，根据所述整流桥的输入电流基波、所述整流桥的输入电流三次谐波、所述电路信息和所述特性参数计算所述负载的电流；

阻抗计算模块，用于当所述整流桥的输入电流连续时，根据所述发射侧并联补偿电容的电压、所述无线能量发射线圈中的电流和所述特性参数计算所述整流桥的等效输入阻抗；

电压计算模块，根据所述整流桥的输入电流基波、所述整流桥的等效输入阻抗，得到所述整流桥的输入电压基波，根据所述整流桥的输入电压基波计算所述负载的电压；

电阻计算模块，根据所述负载的电流和所述负载的电压计算所述负载的电阻。

优选地，所述电流计算模块具体为：

其中，

为所述整流桥的输入电流基波，

为所述整流桥的输入电流三次谐波，

为所述发射侧并联补偿电容的电压基波，

为所述发射侧并联补偿电容的电压三次谐波，

为所述无线能量发射线圈中的电流基波，

为所述无线能量发射线圈中的电流三次谐波，ω为所述无线充电系统工作的角频率，M为所述无线能量发射线圈和所述无线能量接收线圈之间的互感，R_p1为所述发射侧串联补偿电容的内阻，R₁为所述无线能量发射线圈的内阻，C_p1为测量得到的所述发射侧串联补偿电容容值，L₁为测量得到的所述无线能量发射线圈自感值，I_b为所述负载的电流，θ为角度积分变量。

优选地，所述阻抗计算模块具体为：

其中，R_{e_x}为所述整流桥的输入阻抗的实部，L_{e_x}为所述整流桥的输入阻抗的等效电感，所述实部与所述等效电感之和为所述等效输入阻抗，θ_x为所述发射侧并联补偿电容的电压和所述无线能量发射线圈中电流的夹角，ω为所述无线充电系统工作的角频率，M为所述无线能量发射线圈和所述无线能量接收线圈之间的互感，R_p1为所述发射侧串联补偿电容的内阻，R₁为所述无线能量发射线圈的内阻，R₂为所述无线能量发射线圈的内阻，

为所述发射侧并联补偿电容上的电压，

为所述无线能量发射线圈中的电流，L₁为所述无线能量发射线圈的等效电感，L₂为所述无线能量接收线圈的等效电感，C_p1为发射侧串联补偿电容容值，C为第一中间参数，D为第二中间参数。

优选地，所述电压计算模块具体为：

其中，

为所述整流桥的输入电压基波，U_b为所述负载的电压。

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：

本发明提供一种无线充电系统多负载参数辨识方法及系统，包括：获取无线充电系统的电路信息；无线充电系统包括依次连接的直流电源、逆变器、发射侧补偿电感、发射侧并联补偿电容、发射侧串联补偿电容、无线能量发射线圈、无线能量接收线圈、整流桥和负载；电路信息包括发射侧并联补偿电容的电压、无线能量发射线圈中的电流及无线充电系统的特性参数；对发射侧并联补偿电容的电压和无线能量发射线圈中的电流进行傅里叶变换，得到变换后的数据；变换后的数据包括发射侧并联补偿电容的电压基波、发射侧并联补偿电容的电压三次谐波、无线能量发射线圈中的电流基波和无线能量发射线圈中的电流三次谐波；根据变换后的数据确定整流桥的输入电流基波和整流桥的输入电流三次谐波，根据整流桥的输入电流基波、整流桥的输入电流三次谐波、电路信息和特性参数计算负载的电流；当整流桥的输入电流连续时，根据发射侧并联补偿电容的电压、无线能量发射线圈中的电流和特性参数计算整流桥的等效输入阻抗；根据整流桥的输入电流基波、整流桥的等效输入阻抗，得到整流桥的输入电压基波，根据整流桥的输入电压基波计算负载的电压；根据负载的电流和负载的电压计算负载的电阻。从而简单、快速和精准的计算出负载的电流、电阻和电压，即能够对多个负载信息进行具体准确的辨识，提高了辨识的准确性。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明无线充电系统多负载参数辨识方法的流程图；

图2为本发明无线充电系统的结构示意图；

图3为本发明无线充电系统的整体系统框图；

图4为本发明补偿网络的等效电路图；

图5为本发明无线充电系统多负载参数辨识系统的模块结构图。

符号说明：

201-直流电源、202-逆变器、203-发射侧补偿电感、204-发射侧并联补偿电容、205-发射侧串联补偿电容、206-无线能量发射线圈、207-无线能量接收线圈、208-整流桥以及209-负载。

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多负载参数辨识方法及系统，能够对多个负载信息进行具体准确的辨识，提高了辨识的准确性。

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。

图1为本发明无线充电系统多负载参数辨识方法的流程图，如图1所示，所述方法包括：

步骤100：获取无线充电系统的电路信息；所述无线充电系统包括依次连接的直流电源、逆变器、发射侧补偿电感、发射侧并联补偿电容、发射侧串联补偿电容、无线能量发射线圈、无线能量接收线圈、整流桥和负载；所述电路信息包括所述发射侧并联补偿电容的电压、所述无线能量发射线圈中的电流及所述无线充电系统的特性参数。其中，所述特性参数包括：整流桥的输入电流基波，整流桥的输入电流三次谐波，发射侧并联补偿电容的电压基波，发射侧并联补偿电容的电压三次谐波，无线能量发射线圈中的电流基波，无线能量发射线圈中的电流三次谐波，无线充电系统工作的角频率，无线能量发射线圈和所述无线能量接收线圈之间的互感，发射侧串联补偿电容的内阻，无线能量发射线圈的内阻，测量得到的所述发射侧串联补偿电容容值，测量得到的所述无线能量发射线圈自感值，负载的电流，角度积分变量，整流桥的输入阻抗的实部，整流桥的输入阻抗的等效电感，发射侧并联补偿电容的电压和所述无线能量发射线圈中电流的夹角，发射侧并联补偿电容上的电压，无线能量发射线圈中的电流，无线能量接收线圈的等效电感，整流桥的输入电压基波等。

步骤200：对所述发射侧并联补偿电容的电压和所述无线能量发射线圈中的电流进行傅里叶变换，得到变换后的数据；所述变换后的数据包括所述发射侧并联补偿电容的电压基波、所述发射侧并联补偿电容的电压三次谐波、所述无线能量发射线圈中的电流基波和所述无线能量发射线圈中的电流三次谐波。

步骤300：根据所述变换后的数据确定所述整流桥的输入电流基波和所述整流桥的输入电流三次谐波，根据所述整流桥的输入电流基波、所述整流桥的输入电流三次谐波、所述电路信息和所述特性参数计算所述负载的电流。

步骤400：当所述整流桥的输入电流连续时，根据所述发射侧并联补偿电容的电压、所述无线能量发射线圈中的电流和所述特性参数计算所述整流桥的等效输入阻抗。

步骤500：根据所述整流桥的输入电流基波、所述整流桥的等效输入阻抗，得到所述整流桥的输入电压基波，根据所述整流桥的输入电压基波计算所述负载的电压。

步骤600：根据所述负载的电流和所述负载的电压计算所述负载的电阻。

图2为本发明无线充电系统的结构示意图，如图2所示，无线充电系统包括直流电源201、逆变器202、发射侧补偿电感203、发射侧并联补偿电容204、发射侧串联补偿电容205、无线能量发射线圈206、无线能量接收线圈207、整流桥208以及负载209；所述逆变器202的输入端与直流电源201连接，逆变器202的输出端与发射侧补偿电感203的输入端相连，发射侧补偿电感203的输出端与发射侧并联补偿电容204的输入端相连，发射侧并联补偿电容204的输出端与发射侧串联补偿电容205的输入端相连，发射侧串联补偿电容205的输出端与无线能量发射线圈206输入端相连，无线能量接收线圈207输出端相连整流桥208的输入端相连，整流桥208的输出端与负载209连接。

图3为本发明无线充电系统的整体系统框图，如图3所示，其中，U_d为直流电源201；开关管G₁-G₄组成逆变器202；电感L₁₁为发射侧补偿电感203，电容C_p2为发射侧并联补偿电容204，电容C_p1为发射侧串联补偿电容205，发射侧线圈L₁为无线能量发射线圈206，接收侧线圈L₂为无线能量接收线圈207；功率二极管D₁-D₄组成整流桥206；R_L为负载208；C_o为系统输入和输出滤波电容。

图4为本发明实施例中采用的补偿网络等效电路图，如图4所示，本发明的方法对应用如图4补偿电路的无线充电系统进行控制。

优选地，所述对所述发射侧并联补偿电容的电压和所述无线能量发射线圈中的电流进行傅里叶变换，具体包括：

采用快速傅里叶变换芯片对所述发射侧并联补偿电容的电压和所述无线能量发射线圈中的电流进行快速傅里叶变换分析。

优选地，所述对所述发射侧并联补偿电容的电压和所述无线能量发射线圈中的电流进行傅里叶变换，具体包括：

采用高速模数转换芯片和现场可编程逻辑门阵列对所述发射侧并联补偿电容的电压和所述无线能量发射线圈中的电流快速傅里叶变换分析。

具体的，采用现成的FFT芯片对检测到的发射侧并联补偿电容的电压和无线能量发射线圈中的电流进行FFT分析，或者利用高速AD芯片然后将采样得到的数据送至FPGA进行FFT分析，操作简单。

优选地，所述根据所述整流桥的输入电流基波、所述整流桥的输入电流三次谐波、所述电路信息和所述特性参数计算所述负载的电流，具体公式为：

其中，

为所述整流桥的输入电流基波，

为所述整流桥的输入电流三次谐波，

为所述发射侧并联补偿电容的电压基波，

为所述发射侧并联补偿电容的电压三次谐波，

为所述无线能量发射线圈中的电流基波，

为所述无线能量发射线圈中的电流三次谐波，ω为所述无线充电系统工作的角频率，M为所述无线能量发射线圈和所述无线能量接收线圈之间的互感，R_p1为所述发射侧串联补偿电容的内阻，R₁为所述无线能量发射线圈的内阻，C_p1为测量得到的所述发射侧串联补偿电容容值，L₁为测量得到的所述无线能量发射线圈自感值，I_b为所述负载的电流，θ为角度积分变量。

可选地，利用电路知识推导得到的发射侧并联补偿电容的电压、无线能量发射线圈中的电流和整流桥输入电流的关系，如上述关系所示，可以看出，由于接收侧没有补偿网络所以建模过程比较简单，方便了处理器进行运算。

具体的，由于考虑了三次谐波，因此辨识得到的结果准确度得到了保证。

优选地，所述根据所述发射侧并联补偿电容的电压、所述无线能量发射线圈中的电流和所述特性参数计算所述整流桥的等效输入阻抗，具体公式为：

其中，R_{e_x}为所述整流桥的输入阻抗的实部，L_{e_x}为所述整流桥的输入阻抗的等效电感，所述实部与所述等效电感之和为所述等效输入阻抗，θ_x为所述发射侧并联补偿电容的电压和所述无线能量发射线圈中电流的夹角，ω为所述无线充电系统工作的角频率，M为所述无线能量发射线圈和所述无线能量接收线圈之间的互感，R_p1为所述发射侧串联补偿电容的内阻，R₁为所述无线能量发射线圈的内阻，R₂为所述无线能量发射线圈的内阻，

为所述发射侧并联补偿电容上的电压，

为所述无线能量发射线圈中的电流，L₁为所述无线能量发射线圈的等效电感，L₂为所述无线能量接收线圈的等效电感，C_p1为发射侧串联补偿电容容值，C为第一中间参数，D为第二中间参数。

具体的，所推导的整流桥等效输入阻抗中含有感性部分，不同于传统的只考虑电阻部分，因此该模型更加符合实际的整流桥等效输入阻抗的模型更加准确。

优选地，根据所述整流桥的输入电压基波计算所述负载的电压，具体公式为：

其中，

为所述整流桥的输入电压基波，U_b为所述负载的电压。

可选地，计算过程简单，而且也保证了准确度，有利于数字处理器进行运算。

具体的，利用辨识得到的负载电压和负载电流即可根据欧姆定律得到负载等效电阻，至此，通过检测发射侧两个变量就能辨识得到负载的三个信息。

图5本发明无线充电系统多负载参数辨识系统的模块结构图，如图5所示，包括：

获取模块，用于获取无线充电系统的电路信息；所述无线充电系统包括依次连接的直流电源、逆变器、发射侧补偿电感、发射侧并联补偿电容、发射侧串联补偿电容、无线能量发射线圈、无线能量接收线圈、整流桥和负载；所述电路信息包括所述发射侧并联补偿电容的电压、所述无线能量发射线圈中的电流及所述无线充电系统中的特性参数。

傅里叶变换模块，用于对所述发射侧并联补偿电容的电压和所述无线能量发射线圈中的电流进行傅里叶变换，得到变换后的数据；所述变换后的数据包括所述发射侧并联补偿电容的电压基波、所述发射侧并联补偿电容的电压三次谐波、所述无线能量发射线圈中的电流基波和所述无线能量发射线圈中的电流三次谐波。

电流计算模块，用于根据所述变换后的数据确定所述整流桥的输入电流基波和所述整流桥的输入电流三次谐波，根据所述整流桥的输入电流基波、所述整流桥的输入电流三次谐波、所述电路信息和所述特性参数计算所述负载的电流。

阻抗计算模块，用于当所述整流桥的输入电流连续时，根据所述发射侧并联补偿电容的电压、所述无线能量发射线圈中的电流和所述特性参数计算所述整流桥的等效输入阻抗。

电压计算模块，根据所述整流桥的输入电流基波、所述整流桥的等效输入阻抗，得到所述整流桥的输入电压基波，根据所述整流桥的输入电压基波计算所述负载的电压。

电阻计算模块，根据所述负载的电流和所述负载的电压计算所述负载的电阻。

优选地，所述电流计算模块具体为：

其中，

为所述整流桥的输入电流基波，

为所述整流桥的输入电流三次谐波，

为所述发射侧并联补偿电容的电压基波，

为所述发射侧并联补偿电容的电压三次谐波，

为所述无线能量发射线圈中的电流基波，

为所述无线能量发射线圈中的电流三次谐波，ω为所述无线充电系统工作的角频率，M为所述无线能量发射线圈和所述无线能量接收线圈之间的互感，R_p1为所述发射侧串联补偿电容的内阻，R₁为所述无线能量发射线圈的内阻，C_p1为测量得到的所述发射侧串联补偿电容容值，L₁为测量得到的所述无线能量发射线圈自感值，I_b为所述负载的电流，θ为角度积分变量。

优选地，所述阻抗计算模块具体为：

其中，R_{e_x}为所述整流桥的输入阻抗的实部，L_{e_x}为所述整流桥的输入阻抗的等效电感，所述实部与所述等效电感之和为所述等效输入阻抗，θ_x为所述发射侧并联补偿电容的电压和所述无线能量发射线圈中电流的夹角，ω为所述无线充电系统工作的角频率，M为所述无线能量发射线圈和所述无线能量接收线圈之间的互感，R_p1为所述发射侧串联补偿电容的内阻，R₁为所述无线能量发射线圈的内阻，R₂为所述无线能量发射线圈的内阻，

为所述发射侧并联补偿电容上的电压，

为所述无线能量发射线圈中的电流，L₁为所述无线能量发射线圈的等效电感，L₂为所述无线能量接收线圈的等效电感，C_p1为发射侧串联补偿电容容值，C为第一中间参数，D为第二中间参数。

优选地，所述电压计算模块具体为：

其中，

为所述整流桥的输入电压基波，U_b为所述负载的电压。

无线充电系统的负载15Ω到35Ω，首先采样发射侧并联电容的电压和发射线圈的电流，进行电流辨识，在整个范围内的辨识误差为1.9％，然后进行整流桥等效输入阻抗的辨识，实部辨识最大误差为0.45Ω，虚部的辨识的最大误差为1.3μH，最后进行负载电压和负载等效电阻的辨识，其中电压辨识最大误差为1.1％，等效电阻辨识最大误差为3.6％，证明了本发明的有效性。

本发明的有益效果如下：

(1)采用的补偿网络接收侧没有补偿，简化了辨识的复杂度；

(2)采用的辨识方法利用基波加三次谐波的模型，准确度得到了保证；

(3)利用发射侧的两个变量即可辨识得到负载的电压、电流以及等效电阻值，有利于实际的应用。

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。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

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多负载参数辨识方法及系统，其特征在于，包括：

获取无线充电系统的电路信息；所述无线充电系统包括依次连接的直流电源、逆变器、发射侧补偿电感、发射侧并联补偿电容、发射侧串联补偿电容、无线能量发射线圈、无线能量接收线圈、整流桥和负载；所述电路信息包括所述发射侧并联补偿电容的电压、所述无线能量发射线圈中的电流及所述无线充电系统的特性参数；

对所述发射侧并联补偿电容的电压和所述无线能量发射线圈中的电流进行傅里叶变换，得到变换后的数据；所述变换后的数据包括所述发射侧并联补偿电容的电压基波、所述发射侧并联补偿电容的电压三次谐波、所述无线能量发射线圈中的电流基波和所述无线能量发射线圈中的电流三次谐波；

根据所述变换后的数据确定所述整流桥的输入电流基波和所述整流桥的输入电流三次谐波，根据所述整流桥的输入电流基波、所述整流桥的输入电流三次谐波、所述电路信息和所述特性参数计算所述负载的电流；

当所述整流桥的输入电流连续时，根据所述发射侧并联补偿电容的电压、所述无线能量发射线圈中的电流和所述特性参数计算所述整流桥的等效输入阻抗；

根据所述整流桥的输入电流基波、所述整流桥的等效输入阻抗，得到所述整流桥的输入电压基波，根据所述整流桥的输入电压基波计算所述负载的电压；

根据所述负载的电流和所述负载的电压计算所述负载的电阻。

2.根据权利要求1所述的无线充电系统多负载参数辨识方法，其特征在于，所述对所述发射侧并联补偿电容的电压和所述无线能量发射线圈中的电流进行傅里叶变换，具体包括：

采用快速傅里叶变换芯片对所述发射侧并联补偿电容的电压和所述无线能量发射线圈中的电流进行快速傅里叶变换分析。

3.根据权利要求1所述的无线充电系统多负载参数辨识方法，其特征在于，所述对所述发射侧并联补偿电容的电压和所述无线能量发射线圈中的电流进行傅里叶变换，具体包括：

采用高速模数转换芯片和现场可编程逻辑门阵列对所述发射侧并联补偿电容的电压和所述无线能量发射线圈中的电流快速傅里叶变换分析。

4.根据权利要求1所述的无线充电系统多负载参数辨识方法，其特征在于，所述根据所述整流桥的输入电流基波、所述整流桥的输入电流三次谐波、所述电路信息和所述特性参数计算所述负载的电流，具体公式为：

其中，

为所述整流桥的输入电流基波，

为所述整流桥的输入电流三次谐波，

为所述发射侧并联补偿电容的电压基波，

为所述发射侧并联补偿电容的电压三次谐波，

为所述无线能量发射线圈中的电流基波，

为所述无线能量发射线圈中的电流三次谐波，ω为所述无线充电系统工作的角频率，M为所述无线能量发射线圈和所述无线能量接收线圈之间的互感，R_p1为所述发射侧串联补偿电容的内阻，R₁为所述无线能量发射线圈的内阻，C_p1为测量得到的所述发射侧串联补偿电容容值，L₁为测量得到的所述无线能量发射线圈自感值，I_b为所述负载的电流，θ为角度积分变量。

5.根据权利要求1所述的无线充电系统多负载参数辨识方法，其特征在于，所述根据所述发射侧并联补偿电容的电压、所述无线能量发射线圈中的电流和所述特性参数计算所述整流桥的等效输入阻抗，具体公式为：

其中，R_{e_x}为所述整流桥的输入阻抗的实部，L_{e_x}为所述整流桥的输入阻抗的等效电感，所述实部与所述等效电感之和为所述等效输入阻抗，θ_x为所述发射侧并联补偿电容的电压和所述无线能量发射线圈中电流的夹角，ω为所述无线充电系统工作的角频率，M为所述无线能量发射线圈和所述无线能量接收线圈之间的互感，R_p1为所述发射侧串联补偿电容的内阻，R₁为所述无线能量发射线圈的内阻，R₂为所述无线能量发射线圈的内阻，

为所述发射侧并联补偿电容上的电压，

为所述无线能量发射线圈中的电流，L₁为所述无线能量发射线圈的等效电感，L₂为所述无线能量接收线圈的等效电感，C_p1为发射侧串联补偿电容容值，C为第一中间参数，D为第二中间参数。

6.根据权利要求1所述的无线充电系统多负载参数辨识方法，其特征在于，根据所述整流桥的输入电压基波计算所述负载的电压，具体公式为：

其中，

为所述整流桥的输入电压基波，U_b为所述负载的电压。

7.一种无线充电系统多负载参数辨识系统，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取无线充电系统的电路信息；所述无线充电系统包括依次连接的直流电源、逆变器、发射侧补偿电感、发射侧并联补偿电容、发射侧串联补偿电容、无线能量发射线圈、无线能量接收线圈、整流桥和负载；所述电路信息包括所述发射侧并联补偿电容的电压、所述无线能量发射线圈中的电流及所述无线充电系统中的特性参数；

傅里叶变换模块，用于对所述发射侧并联补偿电容的电压和所述无线能量发射线圈中的电流进行傅里叶变换，得到变换后的数据；所述变换后的数据包括所述发射侧并联补偿电容的电压基波、所述发射侧并联补偿电容的电压三次谐波、所述无线能量发射线圈中的电流基波和所述无线能量发射线圈中的电流三次谐波；

电流计算模块，用于根据所述变换后的数据确定所述整流桥的输入电流基波和所述整流桥的输入电流三次谐波，根据所述整流桥的输入电流基波、所述整流桥的输入电流三次谐波、所述电路信息和所述特性参数计算所述负载的电流；

阻抗计算模块，用于当所述整流桥的输入电流连续时，根据所述发射侧并联补偿电容的电压、所述无线能量发射线圈中的电流和所述特性参数计算所述整流桥的等效输入阻抗；

电压计算模块，根据所述整流桥的输入电流基波、所述整流桥的等效输入阻抗，得到所述整流桥的输入电压基波，根据所述整流桥的输入电压基波计算所述负载的电压；

电阻计算模块，根据所述负载的电流和所述负载的电压计算所述负载的电阻。

8.根据权利要求7所述的无线充电系统多负载参数辨识系统，其特征在于，所述电流计算模块具体为：

其中，

为所述整流桥的输入电流基波，

为所述整流桥的输入电流三次谐波，

为所述发射侧并联补偿电容的电压基波，

为所述发射侧并联补偿电容的电压三次谐波，

为所述无线能量发射线圈中的电流基波，

为所述无线能量发射线圈中的电流三次谐波，ω为所述无线充电系统工作的角频率，M为所述无线能量发射线圈和所述无线能量接收线圈之间的互感，R_p1为所述发射侧串联补偿电容的内阻，R₁为所述无线能量发射线圈的内阻，C_p1为测量得到的所述发射侧串联补偿电容容值，L₁为测量得到的所述无线能量发射线圈自感值，I_b为所述负载的电流，θ为角度积分变量。

9.根据权利要求7所述的无线充电系统多负载参数辨识系统，其特征在于，所述阻抗计算模块具体为：

其中，R_{e_x}为所述整流桥的输入阻抗的实部，L_{e_x}为所述整流桥的输入阻抗的等效电感，所述实部与所述等效电感之和为所述等效输入阻抗，θ_x为所述发射侧并联补偿电容的电压和所述无线能量发射线圈中电流的夹角，ω为所述无线充电系统工作的角频率，M为所述无线能量发射线圈和所述无线能量接收线圈之间的互感，R_p1为所述发射侧串联补偿电容的内阻，R₁为所述无线能量发射线圈的内阻，R₂为所述无线能量发射线圈的内阻，

为所述发射侧并联补偿电容上的电压，

为所述无线能量发射线圈中的电流，L₁为所述无线能量发射线圈的等效电感，L₂为所述无线能量接收线圈的等效电感，C_p1为发射侧串联补偿电容容值，C为第一中间参数，D为第二中间参数。

10.根据权利要求7所述的无线充电系统多负载参数辨识系统，其特征在于，所述电压计算模块具体为：

其中，

为所述整流桥的输入电压基波，U_b为所述负载的电压。

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