[发明专利]电流型无线供电系统负载识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线电能传输技术，具体地说，是一种电流型无线供电系统负载识别方法。

背景技术

随着社会经济的发展和科学技术的进步，人们对于便携，安全，高效，环保等概念的要求越来越高。所谓无线电能传输技术(Wireless Power Transmission Technique)是指综合利用现代电力电子能量变换技术、电路理论、微电子技术和现代控制等技术，实现电能从电源（电网或电池）通过软介质（如电场、磁场、微波、激光等）以非电气接触模式传递给用电设备，或用电设备通过软介质将能量回馈电源。是利用某种特殊设备将电源的电能转变为无线的方式进行传播，从而在没有电缆连接情况下实现电能传输。

感应耦合电能传输技术（Inductively Coupled Power Transfer），简称ICPT技术,是一种常见的无线电能传输技术，它通过电磁耦合以非接触式方式向负载传递能量。

如图1所示，现有的ICPT系统一般由初级电路和拾取电路组成，初级电路设置有整流滤波电路、DC/DC变换电路以及高频逆变电路，工频电源经过整流滤波电路后转换为直流输出，经过DC/DC电路进行电压变换，然后由高频逆变电路转换为高频交流电，高频逆变电路输出的高频交流通过导轨线圈向外发射电能，拾取电路中设置有拾取机构，利用空间磁场耦合拾取导轨线圈发射的能量，拾取机构输出的能量经过功率调节器进行调整，最后向用电设备提供能量。

根据初级电路中输入电源方式不同，现有的ICPT系统又分为电流型ICPT系统和电流型ICPT系统，所谓电流型ICPT系统是指电源的输入端由直流电源E_dc和直流电感L_dc构成，其输入近似于一个电流源。

如图2所示，常见的电流型ICPT系统电路模型，电阻R_dc为直流电源的等效内阻，开关元件S₁、S₂、S₃和S₄组成桥式高频逆变电路，电阻R_p为发射线圈等效电阻，电阻R_s为拾取线圈的等效电阻，电阻R_L为负载电路的等效负载。

实际上，作为一种供电系统，其负载往往具有很大的随机性，对于电流型ICPT系统来说，负载的变化可能导致系统的功率传输能力、功率传输效率以及输出品质等性能下降。因此，必须动态识别负载的变化情况，使电流型ICPT系统争对不同的负载进入相应的最佳功率传输阶段。同时，借助于负载识别，原边谐振电流恒流控制，输出负载电压恒压控制以及工作频率稳频控制均可容易实现。

而ICPT系统的特点是负载通过空气隔离的方式从原边获得能量，由于原、副边没有任何的电气连接，所以难以将副边的负载信息精确、快速的反馈到原边。

现有技术中主要采用两种方式来实现负载识别：一是采用无线通信技术，需要利用无线通信模块，成本较高，而且高频磁场的干扰降低了无线通信的可靠性；二是基于反射阻抗的辨识方法，通过采样谐振电流、谐振电压和谐振频率来辨识负载大小，但由于检测的变量较多，硬件电路的设计比较复杂，而且任何一个量的测量误差将导致最终辨识结果的不精确。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供一种电流型无线供电系统负载识别方法，在不使用无线通信模块的基础上，只测量一种参数即可实现负载大小的判别。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种电流型无线供电系统负载识别方法，按照以下步骤进行：

步骤1：搭建电路系统，所述电路系统包括直流输入模块、高频逆变电路、原边谐振网络、副边谐振网络以及负载电路，所述直流输入模块由直流电源和直流电感组成，所述高频逆变电路为全桥逆变电路，所述原边谐振网络为发射线圈和原边补偿电容组成的并联谐振回路、所述副边谐振网络为拾取线圈和副边补偿电容组成的串联谐振回路；

步骤2：确定电路系统参数，所述电路系统参数包括直流电源电压值E_dc、直流电源内阻值R_dc、直流电感电感值L_dc、发射线圈电感值L_p、发射线圈等效电阻值R_p、互感系数M以及谐振角频率ω，所述谐振角频率ω与原边谐振网络的谐振角频率和副边谐振网络的谐振角频率均相等；

步骤3：测量直流电源电流值I_dc；