CN112886719A - 巡检机器人无线充电系统及其无源型连续阻抗调节方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种巡检机器人无线充电系统的无源型连续阻抗调节方法，包括以下步骤：步骤一：输入原边电容阵列的初始行数M和初始列数N，则总电容数K＝MN，依次输入所有巡检机器人的固有谐振频率f；步骤二：通过改变原边电容阵列中的串联或并联连接关系来形成串‑并联电容拓扑SP或串联‑并联‑串联‑并联电容拓扑SP2；步骤三：粗调；步骤四：细调。无源型连续谐振补偿部分通过SPWM发生控制器调节谐振电路中电流、电压的相角关系，使之达到电流与电压同相位，电路呈阻性，进入谐振状态，最终实现了“粗调+细调”的电容调节解决方案，电路能够在不同巡检机器人的工作频率下都保持谐振，从而提升传输效率。
Description
技术领域
本发明属于巡检机器人无线充电系统技术领域，尤其涉及一种巡检机器人无线充电系统及其无源型连续阻抗调节方法。
背景技术
随着电力系统自动化水平的地日益提高，变电站各类设备的安全稳定运行状态要给予格外的关注，而巡检机器人由于其智能化、精准化、适应性强的特点，广泛适用于变电站设备检测的应用。然而，针对现在巡检机器人接触式充电的不足，非接触式的无线充电方式有利于避免短路、触电事故等一系列安全隐患，因此巡检机器人无线充电系统是一种更优选择。在不同方式的无线电能传输中，磁共振耦合式无线能量传输，作为一种能量传输效率、功率较高并且传输距离较远的传输方式，更加适用于巡检机器人在变电站各种复杂工况中的要求。磁共振耦合式无线能量传输利用若干具有相同谐振频率的电磁系统，配合工作在特定频率下的电感线圈相互耦合产生电磁谐振，最终将能量传递给负载。
当前的巡检机器人无线充电系统一般采用SS、SP、PS和PP这四种基本补偿拓扑使得原、副边传输系统进入相同频率下的电磁谐振状态，并利用LCL-S、LCL-LCL等复合补偿拓扑来实现恒流或恒压输出。(LCL-LCL补偿拓扑可实现恒流输出，LCL-S补偿拓扑可实现恒压输出)，最终无线充电系统可在固定的系统工作频率下对巡检机器人进行供电(参见胡阳.变电站巡检机器人感应式无线充电系统补偿拓扑结构研究[D].中国矿业大学，2019.)。然而在实际工况下，不同的巡检机器人的固有谐振频率不同，则系统工作频率需要进行相应的改变从而匹配巡检机器人的工作频率。在此种情况下，不论使用前述的任何拓扑都无法使系统继续保持谐振状态，此时则需要原边通过改变电容值和电感值来再次进入谐振状态，而一旦谐振线圈缠绕完成，电感值随之固定不变，系统则需要通过改变电容值来进入某一特定频率下的谐振状态。传统的谐振频率匹配方法中使用的简单的一两组串联或者并联电容实现谐振频率的调整，由于固定的串联或者并联的电路的结构固定，组合出来的谐振频率仅仅只有2种，不够灵活，同时对谐振电路容抗的补偿也不够精确。
因此，在巡检机器人无线充电的应用中，同一套无线充电系统的原边电路需要针对不同的副边电路固有谐振频率值进行多次对应电容值的调整。
发明内容
本发明实施例提供一种巡检机器人无线充电系统及其无源型连续阻抗调节方法，用于至少解决上述技术问题之一。
本发明提供一种巡检机器人无线充电系统的无源型连续阻抗调节方法，包括以下步骤：步骤一：获取原边电容阵列的初始行数M和初始列数N，则总电容数K＝MN，依次输入所有巡检机器人的固有谐振频率f；步骤二：通过改变原边电容阵列中的串联或并联连接关系来形成串-并联电容拓扑SP或串联-并联-串联-并联电容拓扑SP2，以第一个巡检机器人的固有谐振频率开始，若当前系统阻抗匹配形成谐振，则改变系统工作频率，形成新的SP或SP2，使系统工作频率与下一个巡检机器人的固有谐振频率满足阻抗匹配形成谐振，并继续改变原边电容阵列拓扑，则重复上述步骤，直至原边电容阵列能够匹配对应的巡检机器人的固有谐振频率，最终得到最优的M和N取值并输出；若原边电容阵列形成的SP或SP2不能匹配对应巡检机器人的固有谐振频率，则增大总电容数K的取值；步骤三：粗调，对增大后的总电容数K进行因式分解得到新的M和N的取值：若因式分解结果不唯一，则验证每种因式分解的结果是否能够匹配所有巡检机器人的固有谐振频率，若不能匹配则继续增加K的取值并重新进行因式分解，若能匹配则对当前的每种因式分解所得的M和N的取值进行CA计算，其中，CA是M和N取值确定后能够模拟的电容值数目，选取CA最大时对应的M和N即为最优的M和N取值并输出；步骤四：细调，检测原边谐振电路总电压U和总电流I的相位，若不完全谐振，即U和I相位不同，则通过检测U和IC的幅值和相位，获得所需要的原边无源型连续谐振补偿中逆变电路的电流IS的幅值和相位，通过调节SPWM发生控制器的占空比来补充所需要的IS使得电路最终进入完全谐振状态。
在本发明的一些实施方式中，在步骤三中，若因式分解的结果唯一，则验证这组唯一的M和N的取值能否匹配对应巡检机器人的固有谐振频率，若不能全部匹配则继续增加总电容数K的取值并进行因式分解，若能够全部匹配则输出最优的M和N。
在本发明的一些实施方式中，所述CA计算的计算式如下：
式中，CA为M和N取值确定后能够模拟的电容值数目，M为原边电容阵列的初始行数，N为原边电容阵列的初始列数。
在本发明的一些实施方式中，在步骤四中，若完全谐振，即U和I相位相同，则完成调节。
本发明还提供一种巡检机器人无线充电系统，所述系统包括相互连接的电源供电部分、磁共振耦合传输部分以及接收负载装置部分；所述磁共振耦合传输部分包括原边电路，所述原边电路中包括原边谐振线圈，所述原边谐振线圈上并联有原边电容阵列，其中，所述原边电容阵列由多个电容组成，所述多个电容通过控制开关串联形成串-并联电容拓扑SP或通过控制开关并联连接形成串联-并联-串联-并联电容拓扑SP2。
在本发明的一些实施方式中，所述电源供电部分包括交流电源、AC/DC整流装置以及DC/AC逆变装置；其中，所述交流电源输出交流电至所述AC/DC整流装置的交流输入端，所述AC/DC整流装置的直流输出端输出直流电至所述DC/AC逆变装置的直流输入端，所述DC/AC逆变装置的交流输出端输出满足整定要求的交流电，并通过传输导线与所述磁共振耦合传输部分相连接。
在本发明的一些实施方式中，所述磁共振耦合传输部分包括原边电路和副边电路；所述原边电路中包含原边无源型连续谐振补偿、原边电容阵列、原边谐振线圈以及原边传输阻抗；所述副边电路中包含不同固有谐振频率的巡检机器人带有的副边谐振线圈、副边匹配电容以及副边传输阻抗。
在本发明的一些实施方式中，所述原边无源型连续谐振补偿包括直流电源，所述直流电源用于拓宽供电段的容值变化范围。
在本发明的一些实施方式中，所述接收负载装置部分包括AC/DC整流装置、负载电容CL和负载电阻；其中，磁共振耦合传输部分中的所述副边谐振线圈输出交流电至所述AC/DC整流装置的交流输入端，所述AC/DC整流装置的直流输出端连接负载电容CL，负载电阻与负载电容CL并联。
在本发明的一些实施方式中，所述负载电阻为实际应用中的接收器件，即巡检机器人中需要消耗电能的部分。
本申请的巡检机器人无线充电系统的连续型阻抗调节方法，具有以下有益效果：
1、使用电容阵列串并联实现电路谐振频率实现宽范围、灵活的容性补偿网络，使无线充电系统可以很好的适应不同的接受侧。
2、只需反馈主回路逆变输出电压，无需反馈主回路电流避免电流检测精度的影响，减少传感器数量，谐振补偿的控制逻辑更简单。
3、利用多端口网络的谐振平衡特性，只需控制输出电压相角，由于无需电流控制，因此复杂度大大降低；直流侧电容利用H桥MOSFET寄生二极管形成的反向整流对电容充电。
4、采用“粗调+细调”的电容调节解决方案，电路能够在不同巡检机器人的工作频率下都保持谐振，从而提升传输效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本发明一实施例提供的一种巡检机器人无线充电系统的无源型连续阻抗调节方法的流程图
图2为本发明一实施例提供的一种巡检机器人无线充电系统的无源型连续阻抗调节方法的结构示意图；
图3为本发明一实施例提供的一种巡检机器人无线充电系统的DC/AC逆变装置的电路连接示意图；
图4为本发明一实施例提供的一种巡检机器人无线充电系统的原边电容阵列的原理图；
图5为本发明一实施例提供的一种巡检机器人无线充电系统的串-并联电容拓扑SP和串联-并联-串联-并联电容拓扑的示意图；
图6为本发明一实施例提供的一种巡检机器人无线充电系统的无源型连续阻抗调节方法的电路连接示意图；
图7为本发明一实施例提供的一种巡检机器人无线充电系统的无源型连续阻抗调节方法的谐振电路电压与电流调节相量图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。
请参阅图1-图7，其示出了本申请的一种巡检机器人无线充电系统的无源型连续阻抗调节方法，包括以下步骤：步骤一：输入原边电容阵列的初始行数M和初始列数N，则总电容数K＝MN，依次输入所有巡检机器人的固有谐振频率f；步骤二：通过改变原边电容阵列中的串联或并联连接关系来形成串-并联电容拓扑SP或串联-并联-串联-并联电容拓扑SP2，以第一个巡检机器人的固有谐振频率开始，若当前系统阻抗匹配形成谐振，则改变系统工作频率，形成新的SP或SP2，使系统工作频率与下一个巡检机器人的固有谐振频率满足阻抗匹配形成谐振，并继续改变原边电容阵列拓扑，则重复上述步骤，直至原边电容阵列能够匹配所有巡检机器人的固有谐振频率，最终得到最优的M和N取值并输出；若原边电容阵列形成的SP或SP2不能匹配所有巡检机器人的固有谐振频率，则增大总电容数K的取值；步骤三：粗调，对增大后的总电容数K进行因式分解得到新的M和N的取值：若因式分解结果不唯一，则验证每种因式分解的结果是否能够匹配所有巡检机器人的固有谐振频率，若不能匹配则继续增加K的取值并重新进行因式分解，若能匹配则对当前的每种因式分解所得的M和N的取值进行CA计算，其中，CA是M和N取值确定后能够模拟的电容值数目，选取CA最大时对应的M和N即为最优的M和N取值并输出；步骤四：细调，检测原边谐振电路总电压U和总电流I的相位，若不完全谐振，即U和I相位不同，则通过检测U和IC的幅值和相位，获得所需要的原边无源型连续谐振补偿中逆变电路的电流IS的幅值和相位，通过调节SPWM发生控制器的占空比来补充所需要的IS使得电路最终进入完全谐振状态。
具体地，CA计算的计算式如下：
式中，CA为M和N取值确定后能够模拟的电容值数目，M为原边电容阵列的初始行数，N为原边电容阵列的初始列数。
本实施例的方法，在不同巡检机器人依次对准无线充电系统进行充电时，因为要匹配每个机器人的不同固有谐振频率，系统频率需要相应的发生改变，此时该无线充电系统的原边电路需要针对不同的副边电路固有谐振频率值进行多次对应电容值的调整。调整过程由两部分组成。首先使用原边电容阵列方式进行调节，该方式能够通过开关来改变矩阵中多个电容的串并联关系，从而等效出所需要的谐振电容值，但受限于电容的数量，其可以等效的电容值也有限，如果需要极小范围内进行微调，则需要进入第二个部分，即无源型连续谐振补偿调节。无源型连续谐振补偿部分可以通过SPWM发生控制器调节谐振电路中电流、电压的相角关系，使之达到电流与电压同相位，电路呈阻性，进入谐振状态，最终实现了“粗调+细调”的电容调节解决方案，电路能够在不同巡检机器人的工作频率下都保持谐振，从而提升传输效率。
在一些可选的实施例中，在步骤三中，若因式分解的结果唯一，则验证这组唯一的M和N的取值能否匹配所有巡检机器人的固有谐振频率，若不能全部匹配则继续增加总电容数K的取值并进行因式分解，若能够全部匹配则输出最优的M和N。
如图2所示，系统包括相互连接的电源供电部分、磁共振耦合传输部分以及接收负载装置部分，三个部分通过传输导线顺次相连，使得巡检机器人无线充电系统利于电容装置的集成化，解决了传统电容阵列方式无线能量传输系统所需电容值难以精确调出和大型电容阵列占用空间较大等系列问题。
电源供电部分由交流电源供电，电源供电部分包括交流电源，AC/DC整流装置与DC/AC逆变装置；交流电源输出交流电到AC/DC整流装置的交流输入端，AC/DC整流装置的直流输出端输出直流电到DC/AC逆变装置的直流输入端，DC/AC逆变装置的交流输出端输出满足整定要求的交流电，并通过传输导线与磁共振耦合传输部分相连接。DC/AC逆变装置包括包括四个MOSFET，即S1-S4，DC/AC逆变装置输出端接电容电感滤波器，电容电感滤波器包括电感L1和电容C1，
磁共振耦合传输部分包括原边电路和副边电路。原边电路中包含原边无源型连续谐振补偿Cv、原边电容阵列CA、原边谐振线圈Lp与原边传输阻抗Rp；副边电路中包含不同固有谐振频率的巡检机器人带有的副边谐振线圈、副边匹配电容以及副边传输阻抗。
原边无源型连续谐振补偿包括一个DC/AC单相全桥可控逆变电路、一个LC滤波器、一个SPWM发生控制器、两个电流检测模块、一个电压检测模块、三个相位检测模块。其中DC/AC单相全桥可控逆变电路使用无源电容，充当一个能量缓冲的单元，其交流输出端接电容电感滤波器(LC滤波器)，电容电感滤波器中的电容C串接在原边电路中。两个电流检测模块分别与电容电感滤波器中的电容C和原边电路串联，一个电流检测模块检测流过电容C电流，一个电流检测模块检测谐振电路(也就是原边电路)总电流，两个电流检测模块的输出端接SPWM发生控制器；一个电压检测模块与电容电感滤波器中的电容C、原边电容阵列CA和原边谐振线圈Lp组成的电路系统并联，该电压检测模块的输出端输出谐振电路总电压，电压检测模块的输出端也与SPWM发生控制器相连；原边电容阵列并联在原边谐振线圈Lp两端，三个相位检测模块分别与电流检测模块和电压检测模块的输出信号相连，并将相位信号反馈给SPWM发生控制器；
原边电容阵列由一个M×N电容矩阵组成，其中电容阵列能通过控制开关串联或并联连接。根据频率的改变，可以由开关来控制电容矩阵中电容的连接方式，从而构造出串联-并联或串联-并联-串联-并联多种拓扑，以等效不同的电容值。
接收负载装置部分包括有AC/DC整流装置、负载电容CL与负载电阻；磁共振耦合传输部分中副边谐振线圈输出交流电到AC/DC整流装置的交流输入端，AC/DC整流装置的直流输出端连接负载电容CL，负载电阻与负载电容CL并联，负载电阻即为实际应用中的接收器件，即巡检机器人中需要消耗电能的部分。
在磁共振耦合传输部分中，因为要匹配每个机器人的不同固有谐振频率，系统频率需要相应的发生改变，此时磁共振耦合传输部分的原边电路需要针对不同的副边电路固有谐振频率值进行多次对应电容值的调整。调整过程由两部分组成。
首先使用电容阵列方式进行调节(如图4所示)，该阵列由M×N个电容组成，这些电容通过控制开关串联或并联连接能够形成串-并联电容拓扑(SP)或串联-并联-串联-并联电容拓扑(SP2)，两种拓扑的结构如图5所示，最终等效出系统谐振所需要的不同电容值。一个M×N个电容组成的电容阵列能够等效的电容值数量如下公式所示：公式中CA代表该电容阵列能够等效的电容值个数，i代表求和(例如第一项，即为i从1到MN-1求和)，j为公式中间的一个代表项。
式中，CA为M和N取值确定后能够模拟的电容值数目，M为原边电容阵列的初始行数，N为原边电容阵列的初始列数。
以2×5的电容阵列为例，以上公式可以计算出此电容阵列能够通过改变电容串并联方式来等效出405种电容值，能够在系统频率大范围变化时改变相应的谐振电容值，最终实现“粗调”步骤。但受限于电容的数量，其可以等效的电容值也有限，如果需要极小范围内进行微调，则需要进入第二个部分，即无源型连续谐振补偿调节。
三个相位检测模块(集成在图6中的三条总线中)分别与电流和电压检测模块的输出信号相连，并将相位信号反馈给SPWM发生控制器。若电路进入谐振状态，谐振电路的总阻抗即为电感线圈的电阻RP，原边传输阻抗RP可以在线圈缠绕之前测出，又已知谐振电路总电压U的有效值，进而根据欧姆定律，计算出谐振电路总电流I的目标有效值。SPWM发生控制器将谐振电路总电压U的相位与流过电容电感滤波器中电容电流Ic的相位作差，得到相位角ɑ，之后将谐振电路总电压U的相位设为初始相位，则谐振电路总电流I应该与谐振电路总电压U同相位，流过电容电感滤波器中电容C的电流Ic相位与谐振电路总电压U和谐振电路总电流I相差ɑ度，上述已知电流电压相量图如图7中实线所示。对电路节点列写基尔霍夫电流方程即：
当谐振电路总电流I的相角和幅值和流过电容电感滤波器中电容C电流Ic的相角和幅值都确定的情况下，可以通过矢量关系图和余弦定理计算确定出原边无源型连续谐振补偿的逆变电路中电流Is的相角和幅值，即图7中虚线所示部分。SPWM发生控制器根据所需逆变电路中电流Is的相角和幅值调节单相全桥可控逆变电路的初相位与占空比，根据面积等效原理，通过逆变电路调制出理论计算出的逆变电路中电流Is。在系统工作时，原边无源型连续谐振补偿的逆变电路中电流Is和流过电容电感滤波器中电容C的电流Ic合成为谐振电路总电流I，一个电流检测模块与谐振电路串联，检测谐振电路总电流I的有效值；相位检测模块与电流检测模块的输出信号相连，检测出谐振电路总电流I的相位，将检测得到的谐振电路总电流I的幅值和相位与通过欧姆定理计算得到的谐振电路总电流I的目标幅值和目标相位相比较，是否完全一致。若完全一致，则电路进入谐振状态，保持状态不变，否则，继续根据计算所得Is调节单相全桥可控逆变电路的占空比，直到满足谐振条件为止。
本发明巡检机器人无线充电系统连续型阻抗调节方法，该方法包括以下内容：
第一步：输入原边电容阵列的初始行数M和初始列数N，则总电容数K＝MN，依次输入所有巡检机器人的固有谐振频率f；本发明实施例中设置初始M＝1，N＝4,实际中初始M为不小于1的整数，N为不小于4的整数。
第二步：通过改变原边电容阵列中的串联或并联连接关系来形成如图5所示的SP或SP2拓扑，判断当前巡检机器人的固有谐振频率是否能实现匹配阻抗，若不能实现匹配阻抗，则增大电容数目，即总电容数K加1，进入第三步；若系统阻抗匹配形成谐振，即能实现匹配阻抗，则改变系统工作频率，选择形成新的SP或SP2拓扑，再次判断该系统工作频率是否与下一个巡检机器人的固有谐振频率满足系统阻抗匹配，若不能阻抗匹配，则增大电容数目，即总电容数K加1，进入第三步；若能阻抗匹配则重复上述步骤，直至现有阵列能够匹配所有巡检机器人的固有谐振频率，最终得到最优的M和N取值并输出；
如若第二步中形成的SP或SP2拓扑不能匹配所有巡检机器人的固有谐振频率，说明选取的M和N的初始取值过小，应该增大电容数目，因此进入第三步。
第三步：对K进行因式分解得到M和N的取值：
(1)如果因式分解的结果唯一，则验证这组唯一的M和N的取值能否匹配所有巡检机器人的固有谐振频率，若不能全部匹配则继续增加K的取值并进行因式分解，若能够全部匹配则输出最优的M和N；
(2)如果因式分解结果不唯一，则验证每种因式分解的结果是否能够匹配所有巡检机器人的固有谐振频率，若不能匹配则继续增加K的取值并重新进行因式分解，若可以匹配则对当前的每种因式分解所得的M和N的取值进行CA计算，CA是M和N取值确定后能够模拟的电容值数目，电容值数目越大，说明这组M和N的取值越好，选取CA最大时对应的M和N即为最优的M和N取值，然后输出即可。
第四步：经过电容阵列的大范围粗调，系统已经基本谐振，要达到最佳的精确谐振状态，还需要进行第四步的细调。此时电容阵列的M和N已经确定，开始检测原边谐振电路总电压U和总电流I的相位，如果完全谐振则不需要使用无源型连续谐振补偿调节，如果不完全谐振，即U和I相位不同，则通过检测U和Ic的幅值和相位，通过图7所示的矢量关系计算得出所需要的Is的幅值和相位，通过调节SPWM发生控制器的占空比来补充所需要的Is使得电路最终进入完全谐振状态(即U和I的相位相同)。
上述方案，具有以下有益效果：
1、连续型调节机制：电容阵列/矩阵通过开关切换实现对电路容抗的调节，但切换的容抗值是离散的，非连续，且有限的。本专利的方案能够提供连续型的阻抗调节。
2、调节精度高：离散的容抗值势必会影响调节精度，因此适合“粗调”。本专利的方案能够精准调节谐振状态，适用于“细调”。
3、体积小：电容矩阵/阵列的调节范围依赖于电容的数量，即阵列/矩阵中的电容越多，调节的范围与精度越高。然而本专利的方案依靠电力电子的调节技术，不会无限制的增大电路体积，影响功率密度。
4、安全性好：电容阵列/矩阵通过功率开关切换电容，切换的过程中需考虑电容残留电压。如果高频高压系统，开关切换过程中会产生极大的瞬间反向电流，影响电路稳定性，甚至会产生火花。本专利的方案没有类似隐患。
5、细调补偿电路设计简单：本发明中直流侧仅仅使用电容作为能量缓冲单元，无需额外直流电源；同时只需反馈主回路逆变输出电压，无需反馈主回路电流，从而避免电流检测精度的影响，减少传感器数量，谐振补偿的控制逻辑更加简单。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种巡检机器人无线充电系统的无源型连续阻抗调节方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：获取原边电容阵列的初始行数M和初始列数N，则总电容数K＝MN，依次输入所有巡检机器人的固有谐振频率f；
步骤二：通过改变原边电容阵列中的串联或并联连接关系来形成串-并联电容拓扑SP或串联-并联-串联-并联电容拓扑SP2，以第一个巡检机器人的固有谐振频率开始，若当前系统阻抗匹配形成谐振，则改变系统工作频率，形成新的SP或SP2，使系统工作频率与下一个巡检机器人的固有谐振频率满足阻抗匹配形成谐振，并继续改变原边电容阵列拓扑，则重复上述步骤，直至原边电容阵列能够匹配所有巡检机器人的固有谐振频率，最终得到最优的M和N取值并输出；
若原边电容阵列形成的SP或SP2不能匹配所有巡检机器人的固有谐振频率，则增大总电容数K的取值；
步骤三：粗调，对增大后的总电容数K进行因式分解得到新的M和N的取值；
若因式分解结果不唯一，则验证每种因式分解的结果是否能够匹配所有巡检机器人的固有谐振频率，若不能匹配则继续增加K的取值并重新进行因式分解，若能匹配则对当前的每种因式分解所得的M和N的取值进行CA计算，其中，CA是M和N取值确定后能够模拟的电容值数目，选取CA最大时对应的M和N即为最优的M和N取值并输出；
步骤四：细调，检测原边谐振电路总电压U和总电流I的相位，若不完全谐振，即U和I相位不同，则通过检测U和IC的幅值和相位，获得所需要的原边逆变电路的电流IS的幅值和相位，通过调节SPWM发生控制器的占空比来补充所需要的IS使得电路最终进入完全谐振状态。
2.根据权利要求1所述的一种巡检机器人无线充电系统的无源型连续阻抗调节方法，其特征在于，在步骤三中，若因式分解的结果唯一，则验证这组唯一的M和N的取值能否匹配所有巡检机器人的固有谐振频率，若不能全部匹配则继续增加总电容数K的取值并进行因式分解，若能够全部匹配则输出最优的M和N。
3.根据权利要求1所述的一种巡检机器人无线充电系统连续型阻抗调节方法，其特征在于：所述CA计算的计算式如下：
式中，CA为M和N取值确定后能够模拟的电容值数目，M为原边电容阵列的初始行数，N为原边电容阵列的初始列数。
4.根据权利要求1所述的一种巡检机器人无线充电系统连续型阻抗调节方法，其特征在于，在步骤四中，若完全谐振，即U和I相位相同，则完成调节。
5.一种巡检机器人无线充电系统，其特征在于，所述系统包括相互连接的电源供电部分、磁共振耦合传输部分以及接收负载装置部分；
所述磁共振耦合传输部分包括原边电路，所述原边电路中包括原边谐振线圈，所述原边谐振线圈上并联有原边电容阵列，其中，所述原边电容阵列由多个电容组成，所述多个电容通过控制开关串联形成串-并联电容拓扑SP或通过控制开关并联连接形成串联-并联-串联-并联电容拓扑SP2。
6.根据权利要求5所述的一种巡检机器人无线充电系统，其特征在于，所述电源供电部分包括交流电源、AC/DC整流装置以及DC/AC逆变装置；
其中，所述交流电源输出交流电至所述AC/DC整流装置的交流输入端，所述AC/DC整流装置的直流输出端输出直流电至所述DC/AC逆变装置的直流输入端，所述DC/AC逆变装置的交流输出端输出满足整定要求的交流电，并通过传输导线与所述磁共振耦合传输部分相连接。
7.根据权利要求5所述的一种巡检机器人无线充电系统，其特征在于，所述磁共振耦合传输部分包括原边电路和副边电路；
所述原边电路中包含原边、原边电容阵列、原边谐振线圈以及原边传输阻抗；所述副边电路中包含不同固有谐振频率的巡检机器人带有的副边谐振线圈、副边匹配电容以及副边传输阻抗。
8.根据权利要求7所述的一种巡检机器人无线充电系统，其特征在于，所述原边包括直流电源，所述直流电源用于拓宽供电段的容值变化范围。
9.根据权利要求7所述的一种巡检机器人无线充电系统，其特征在于，所述接收负载装置部分包括AC/DC整流装置、负载电容CL和负载电阻；
其中，磁共振耦合传输部分中的所述副边谐振线圈输出交流电至所述AC/DC整流装置的交流输入端，所述AC/DC整流装置的直流输出端连接负载电容CL，负载电阻与负载电容CL并联。
10.根据权利要求9所述的一种巡检机器人无线充电系统，其特征在于，所述负载电阻为实际应用中的接收器件，即巡检机器人中需要消耗电能的部分。
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