[发明专利]一种WPT系统的PDM控制序列优化方法在审

专利信息
申请号: 201811151961.7 申请日: 2018-09-29
公开(公告)号: CN109038860A 公开(公告)日: 2018-12-18
发明(设计)人: 卫敬宜;吴钟飞;段孟雍;陈凤超 申请(专利权)人: 广东电网有限责任公司;广东电网有限责任公司东莞供电局
主分类号: H02J50/12 分类号: H02J50/12;G06N3/00
代理公司: 北京集佳知识产权代理有限公司 11227 代理人: 张春水;唐京桥
地址: 510060 广东*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 控制序列 占空比 适应度函数 谐波畸变率 状态空间法 总谐波畸变 传输效率 低频振荡 电磁干扰 电路结构 简化系统 控制目标 脉冲序列 驱动信号 输出波形 算法计算 谐振系统 序列要求 序列优化 遗传算法 映射函数 优化变量 整流控制 接收端 均匀度 脉冲 减小 建模 模态 优化 应用 改进
【说明书】:

发明公开了一种WPT系统的PDM控制序列优化方法,包括应用了基于状态空间法的整流控制建模方法,建立谐振系统各模态的状态映射函数,然后通过改进的遗传算法,以接收端电流的总谐波畸变量最小作为控制目标,将MOSFET的驱动信号序列作为优化变量,以1/THD作为适应度函数值,并保持占空比不变,完成序列优化,提升了脉冲序列的均匀度并大大减少了低频振荡的幅度,最终使得脉冲簇发现象有所减弱,简化系统电路结构,提高传输效率。本发明算法计算便捷,可计算不同要求的占空比以满足序列要求,使输出波形更加稳定,谐波畸变率相对达到最小值,减小电磁干扰。

技术领域

本发明实施例涉及电力系统及其自动化技术领域,尤其涉及一种WPT系统的PDM控制序列优化方法。

背景技术

磁耦合谐振式无线电能传输(MCRWPT)系统对各种干扰因素的反应敏感,特别是在实际中,外界环境的变化可能会引起电路参数改变,导致负载电压偏离额定值使负载无法正常工作,因此负载稳压控制具有非常重要的意义。

目前,国内外对于序列优化问题的研究尚未涉及到MCRWPT系统,主要集中在感应加热电源,其中对控制逆变电路的序列优化进行了研究。采用手动控制的优化序列并非最佳序列。

PDM控制方式为零电压电流通断,通断次数少,最多一个周期一次,因而能够很方便地用于实现负载稳压控制,但是存在输出电流波动较大的问题,为此提出本发明,可以通过PDM控制来优化MOSFET开关序列从而实现输出电流波形平稳且谐波畸变率小。

发明内容

为了克服现有技术方案的不足,本发明提供一种WPT系统的PDM控制序列优化方法,该方法应用了基于状态空间法的整流控制建模方法,建立谐振系统各模态的状态映射函数,然后通过改进的遗传算法,以接收端电流的总谐波畸变量最小作为控制目标,将MOSFET的驱动信号序列作为优化变量,以1/THD作为适应度函数值,并保持占空比不变,完成序列优化,能有效的解决背景技术提出的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:

一种WPT系统的PDM控制序列优化方法,包括如下步骤:

步骤一、建立包括PDM控制模块、MAX17600驱动的MOSFET管以及供电电源模块的MCRWPT系统平台;

步骤二、以MOSFET管接收不同的驱动电压信号对PDM控制模块产生的模态分析,建立MCRWPT系统接收端电路在导通、短路与断流三种状态下的状态空间模型;

步骤三、应用同步开关映射法建立系统的时域模型,据此对稳态MCRWPT系统电路进行时域与谐波特性分析,完成序列优化。

进一步地,在步骤一中设置MCRWPT系统平台的设置的接收端与发射端采用直径为0.6m同轴等径空心铜管缠绕,PDM控制模块中的谐振电容采用具有高耐压和低接枝损耗的陶瓷板型电容,同时PDM控制模块还包括LM311比较器;

MOSFET驱动电源通过电源模块中的MORNSUN URB2415YMD-20W实现,其输入IN 9-39VDC,输出OUT 15VDC/1333mA,PDM控制模块中主要逻辑芯片以及比较器的电源通过供电电源模块的MORNSUN URA2405XD-10WR2实现,输入IN 9-36VDC,输出OUT VDC/1000mA,其中,+5V用于大多数逻辑芯片,±5V用于比较器中,其中供电电源模块还包括用于给单片机进行供电的LM78U03芯片。

进一步地,在步骤二中,以输入MOSFET开关的输入电压视为功率源,并将发射端电源等效为频率恒定、最大值为的正弦电源,其中MOSFET基极的驱动信号作为信号源,由于MOSFET和二极管工作在其特性曲线的大范围内,因此,将MCRWPT接收端电路作为是一个强非线性电路,将MOSFET和二极管作为理想开关处理,即忽略其导通压降和截止电流,并且假设控制脉冲序列为理想序列。

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