[发明专利]基于动态耦合系数识别的WPT系统的最大效率跟踪方法

说明书

本发明公开了基于动态耦合系数识别的WPT系统的最大效率跟踪方法，所述WPT系统包括发射端和接收端，所述发射端与所述接收端分别连接有控制器，所述发射端包括Buck‑Boost转换模块、高频逆变模块以及发射线圈，所述接收端包括接收线圈、阻抗匹配网络模块以及整流电路模块；本发明可以根据电路参数实时准确的识别耦合系数，从而更加精确的匹配阻抗电路，从而实现系统的最大效率跟踪，同时本发明还实现了输出恒压控制；因此，本发明专利对无线充电系统最大传输效率设计具有十分重要的实用意义。

技术领域

本发明涉及无线电能传输技术领域，具体涉及基于动态耦合系数识别的WPT系统的最大效率跟踪方法。

背景技术

无线电能传输系统(WPT系统)是一个松散耦合系统，当初级侧和次级侧之间存在相对运动时，耦合系数会随机变化，耦合系数的变化将直接影响最大效率的跟踪性能。SuYugang等提出了一种通过开关电容来识别耦合系数的方法，但是需要两侧的参数，这在实际情况下较难实现。Daita Kobayashi等提出了一种动态识别耦合系数的方法，只需要次级侧参数，但整流器电流具有高次谐波，因此测量可能增加复杂性和不确定性。Dai Xin等提出了一种最大效率跟踪下的动态耦合系数识别方法，利用耦合系数与Buck-Boost电路占空比变化量之间的关系实时估计耦合系数，但这种关系建立在方程近似线性化的基础上，与真实值相比存在误差。本发明专利探讨了无线电能传输(Wireless Power Transfer,WPT)系统在实际应用中有关最大传输效率的关键性问题，考虑到WPT系统是一种松散耦合系统，耦合系数因发射端和接收端的相对运动而变化，仅仅从固定耦合条件下的频率跟踪、负载阻抗匹配、系统参数等方面研究，较难实现最大效率跟踪控制。为使系统保持在最大效率点，本发明提出了基于动态耦合系数识别的WPT系统及最大效率跟踪方法。

发明内容

针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种基于动态耦合系数识别的WPT系统的最大效率跟踪方法，可以根据电路参数实时准确的识别耦合系数，从而更加精确的匹配阻抗电路，从而实现系统的最大效率跟踪，同时本发明还实现了输出恒压控制。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供基于动态耦合系数识别的WPT系统，该WPT系统包括发射端和接收端，所述发射端与所述接收端分别连接有控制器；

所述发射端包括Buck-Boost转换模块、高频逆变模块以及发射线圈；

所述Buck-Boost转换模块连接48V稳压电源，变压后输出；

所述高频逆变模块，接收Buck-Boost转换模块输出的直流电，转变成高频交流电后输出；

所述接收端包括接收线圈、阻抗匹配网络模块以及整流电路模块；所述接收线圈与所述射端的发射线圈构成谐振电路；

所述阻抗匹配网络模块与所述接收线圈相连；

所述整流电路模块与阻抗匹配网络模块相连，进行整流，为负载电阻R_L提供负载电压U_L。

优选的，所述发射线圈由谐振电容C₁和发射线圈L₁串联组成；

所述接收线圈由谐振电容C₂和接收线圈L₂串联组成，所述接收线圈的谐振频率与所述发射线圈的谐振频率相同，所述发射线圈与所述接收线圈构成谐振电路；

所述阻抗匹配网络模块为C_b1、C_b2以及电感L_b组成的T型阻抗匹配网络；