[发明专利]感应耦合电能传输系统双端供电电源控制方法

权利要求书

1.一种感应耦合电能传输系统双端供电电源控制方法，所述的感应耦合电能传输系统包括至少两个发射侧逆变模块、发射线圈、拾取线圈和拾取侧整流装置，两个发射侧逆变模块分别从两端向同一个发射线圈供电，两个发射侧逆变模块通过交流母线并联联接，形成双端并联输出供电结构，其特征在于：两个双端并联逆变器模块采用独立控制器且考虑参数不一致时，对第一逆变器模块INVL构建电流均衡的PI控制器，对第二逆变器模块INVR构建电流和功率均衡的两个并行PI控制器，实现两个逆变器模块电流有效值和相位均相等，且输出功率均衡；

所述的双端供电电源均衡方法步骤如下：

(1)利用电流传感器测量第一逆变器模块INVL的输出电流I₁(t)和第二逆变器模块INVR的输出电流I₂(t)，通过电压传感器测量得到并联交流母线电压U(t)，计算第一逆变器模块INVL的输出电流I₁(t)的有效值I_{1_rms}(t)和第二逆变器模块INVR的输出电流I₂(t)的有效值I_{2_rms}(t)；计算第一逆变器模块INVL的输出功率P_o1(t)和第二逆变器模块INVR的输出功率P_o2(t)，如下式所示：

其中T为逆变器开关周期，t为实时时间；

(2)利用电流传感器测量发射线圈电流i_p(t)，计算发射线圈电流有效值I_p(t)，为保证发射线圈电流有效值I_p(t)为目标值I_{p_ref}，对发射线圈电流有效值I_p(t)做PI闭环控制，并对输出进行限幅处理，输出限幅值为I*(t)，公式表示如下，

I^*(t)＝Lim(K_p1(I_{p_ref}-I_p(t))+K_i1∫(I_{p_ref}-I_p(t))dt，Low₁，High₁)

其中，K_p1为发射线圈电流PI控制器比例系数，K_i1为发射线圈电流PI控制器积分系数，Lim(Y,Low₁,High₁)为限幅函数，Y表示需被限幅的值，Low₁为下限值，High₁为上限值，若Y≥High₁，则Y＝High₁；若Y≤Low₁，则Y＝Low₁，t为实时时间；

(3)设置第一逆变器模块INVL的输出电流有效值I_{1_rms}(t)和第二逆变器模块INVR的输出电流有效值I_{2_rms}(t)的闭环控制目标值均为I*(t)，对第一逆变器模块INVL的PI闭环控制器输出进行限幅后得到第一逆变器模块INVL超前桥臂与滞后桥臂驱动相位差θ₁，对第二逆变器模块INVR的PI闭环控制器输出进行限幅后得到第二逆变器模块INVR超前桥臂与滞后桥臂驱动相位差θ₂，从而控制第一逆变器模块INVL输出电流有效值和第二逆变器模块INVR输出电流有效值相等，θ₁与θ₂的计算公式为：

其中K_p2为第一逆变器模块INVL的PI控制器比例系数，K_i2为第一逆变器模块INVL的PI控制器积分系数，K_p3为第二逆变器模块INVR输出电流的PI控制器比例系数，K_i3为第二逆变器模块INVR输出电流的PI控制器积分系数，Low₂为第一逆变器模块INVL输出电流的PI控制器输出下限值，High₂为第一逆变器模块INVL输出电流的PI控制器输出上限值，Low₃为第二逆变器模块INVR输出电流的PI控制器输出下限值，High₃为第二逆变器模块INVR输出电流的PI控制器输出上限值，t为实时时间；

(4)设第一逆变器模块INVL为主模块，第二逆变器模块INVR为从模块，以P_{o_ref}(t)＝(P_o1(t)+P_o2(t))/2作为第二逆变器模块INVR输出功率P_o2(t)的闭环控制的目标值，控制实现两逆变器模块输出功率和电流相位均相等，设α为用于控制第一逆变器模块INVL和第二逆变器模块INVR的驱动相位差，该相位差是该闭环控制的限幅输出值，公式为：

α＝Lim(K_p4(P_{o_ref}(t)-P_o2(t))+K_i4∫(P_{o_ref}(t)-P_o2(t))dt，Low₄，High₄)

其中K_p4为第二逆变器模块INVR输出功率PI控制器比例系数，K_i4为第二逆变器模块INVR输出功率PI控制器积分系数，Low₄为第二逆变器模块INVR输出功率的PI控制器输出下限值，High₄为第二逆变器模块INVR输出功率的PI控制器输出上限值，t为实时时间；

(5)综合步骤(2)、步骤(3)和步骤(4)，针对双端供电结构第一逆变器模块INVL构建电流均衡PI控制器，针对第二逆变器模块INVR构建电流PI控制器和功率均衡的PI控制器，第二逆变器模块INVR的两个PI控制器并行，其中电流PI控制器以发射线圈电流有效值I_p作为外环控制，第一逆变器模块INVL和第二逆变器模块INVR的输出电流有效值作为内环控制；功率均衡PI控制器采用闭环调节第一逆变器模块INVL和第二逆变器模块INVR的驱动相位差来控制两逆变器模块输出功率均衡。

2.根据权利要求1所述的感应耦合电能传输系统双端供电电源控制方法，其特征在于：发射侧逆变器通过电流均衡PI控制器输出的相位角来控制移相角，从而调节发射线圈电流大小。