[发明专利]基于AC/DC变换器多源无线充电的互感估计法及系统

权利要求书

1.一种基于AC/DC变换器多源无线充电的互感估计系统，其特征在于：发射线圈由n个拥有相同谐振频率的线圈组成，每一个发射线圈都有一个独立交流电压源提供电能，每个电压源都可以产生任意幅值和相位的交流电；每个发射线圈上装有一个MOS开关管，用于将电压源与发射线圈连接或者切断；每个发射线圈上均都装有电压/电流检测探头，用于实时监控每个发射线圈上的电压/电流的值；接收线圈的谐振频率与发射线圈相同；接收线圈与一个双向AC/DC调压变换器相接，然后再与电池组连接；

AC/DC调压变换器包括两部分：

第一部分为四桥臂双向AC/DC调压变换器，每个桥臂由两个IGBT开关管反向联结构成，通过控制不同IGBT开关管实现电流的整流与逆变；

第二部分为双向导通的Buck-Boost斩波电路，该电路可以通过PWM信号对电路中开关管的控制进行双向升降压变换；双向AC/DC调压变换器分为两种工作模式：整流模式，能流方向从左至右；逆变模式，能流方向从右至左；电池组与Buck-Boost斩波电路连接，在不同模式下，电池组既可以接收前级电路传输过来的能量进行充电，也可以通过双向AC/DC调压变换器为发射线圈反向提供激励电流。

2.根据权利要求1所述的互感估计系统，其特征在于：通过控制双向AC/DC调压变换器中不同的IGBT开关管实现切换整流模式与逆变模式；通过PWM信号控制Buck-Boost斩波电路的开关管的开闭时间实现电压的双向变换。

3.根据权利要求1所述的互感估计系统，其特征在于：逆变模式时双向AC/DC调压变换器为接收线圈提供驱动电流的大小不超过接收线圈所能承载的最大电流。

4.一种使用权利要求1-3任一所述的互感估计系统的互感估计法，其特征在于：

步骤1、将发射线圈上的MOS管断开使发射线圈开路；

步骤2、利用接收端的电池组通过双向AC/DC调压变换器反向逆变出交流电流；

步骤3、逆变产生交流电激励接收线圈产生交变电磁场并与发射线圈耦合，即从电池组获取电能并进行调压逆变后为接收线圈提供与接收线圈谐振频率相同的交流电流I_E；此时，接收线圈受到电流I_E的激发在周围空间形成交变电磁场；

步骤4、发射线圈在电磁场中产生感应电动势V′_i，同时该电动势的大小被电压/电流检测探针所获得，即利用基尔霍夫电学方程对两线圈中的电学信息进行联立求解，即可得到每个发射线圈与接收线圈的互感，即利用

V′_i＝jωM_iI_E(1≤i≤n)

Mi表示每个发射线圈与接收线圈间的互感，j表示纯虚数，ω 表示对应的角频率估计出互感，由于接收线圈中的交流电流I_E受AC/DC调压变换器控制逆变得来，因此电流I_E为已知量；每个发射线圈的感应电动势V′_i可以由电压/电流检测探头测得；因此每个发射线圈与接收线圈间的互感M_i可由如下方程得出：

断开发射线圈，发射线圈中没有电流，避免电流过大导致过载的风险；

步骤5、然后控制双向AC/DC调压变换器导通接收端进入整流模式；

步骤6、闭合发射线圈开关；

步骤7、利用求得的互感M_i，配置发射线圈电压，达到最优传输；

步骤8、互感估计完成开始充电。