[发明专利]一种用于无线电能传输LPE位置检测的谐振腔恒流控制系统及其控制方法

说明书

本发明公开一种用于无线电能传输LPE位置检测的谐振腔恒流控制系统及其控制方法。所述谐振腔恒流控制机构包括原边控制器、原边逆变器、磁耦合机构、副边变换器和副边控制器，所述原边控制器与原边逆变器相连接，所述原边逆变器通过磁耦合机构与副边变换器相连接，所述副边变换器与副边控制器相连接。本发明在LPE条件下调定谐振腔内电流恒定，减少了磁场变化的因素，从而提升接收端位置检测的精度。

技术领域

本发明涉及无线电能传输领域，具体涉及一种用于无线电能传输LPE位置检测的谐振腔恒流控制系统及其控制方法。

背景技术

无线电能传输系统工作的基本原理由麦克斯韦方程组主导，其具体工作原理可描述为：一个发射线圈在高频交变电流的驱动下产生了时变的磁场，再由一个接收线圈产生感应电压将能量传到负载。此外，双边会通过额外的电容或电感拓扑使系统达到谐振，进而提高能量传输效率。根据电源和负载的形式不同，系统往往在原边采用逆变器将直流源变为高频电流，在副边采用整流器将交流转换为直流再输入负载。

耦合机构的位置检测作为无线电能传输系统辅助功能的研究重点之一，对于该领域的工程化和产业化具有重要意义。其具体表现在于为副边耦合机构提供了精准的相对位置信息，对副边加以引导从而实现耦合机构的正对。有了位置检测，耦合机构的抗偏移要求就会显著下降，降低了设计成本以及系统的复杂度。低功率激励(LPE,Low PowerExcitation)即在位置检测的过程中原边的输出功率远小于系统额定功率的来满足检测装置的检测范围以及保证系统的安全性。对于系统采用S-S等在安全性上具有劣势的拓扑时，LPE在耦合机构对正开始充电前尤为重要。

系统采用S-S拓扑时系统谐振模型如图1，对于S-S拓扑进行电路建模可以得到其原副边的谐振腔电流大小为，

现有技术采用检测线圈进行检测的灵敏度受系统能量传输功率影响大，在低功率模式下检测线圈测量精度受限，且需要可靠度高的信号处理电路。

现有技术检测时需要进行检测线圈与主线圈解耦，控制理论和算法复杂并且难以实现。

现有对于磁感应强度的检测方法都不考虑原副边耦合机构相对位置变化时导致的互感变化从而影响到谐振腔电流。而谐振腔电流会极大的影响磁感应强度，决定了检测的精确程度。

发明内容

本发明提供一种用于无线电能传输LPE位置检测的谐振腔恒流控制方法，在LPE条件下调定谐振腔内电流恒定，减少了磁场变化的因素，从而提升接收端位置检测的精度。

本发明通过以下技术方案实现：

一种用于无线电能传输LPE位置检测的谐振腔恒流控制系统，所述谐振腔恒流控制系统包括原边控制器、原边逆变器、磁耦合机构、副边变换器和副边控制器，所述原边控制器与原边逆变器相连接，所述原边逆变器通过磁耦合机构与副边变换器相连接，所述副边变换器与副边控制器相连接，

所述原边控制器包括原边电流检测，所述原边电流检测发射电流I_P，所述电流I_P通过计算得到原边ΔI_P，所述原边ΔI_P通过WIFI传输到副边控制器，所述副边控制器通过原边ΔI_P计算副边期望R_eq，通过所述副边期望R_eq再去计算副边驱动信号，所述副边驱动信号传输到副边变换器；

所述副边变换器包括副边电流检测，所述副边电流检测接收线圈电流I_S，所述电流I_S通过计算得到副边ΔI_S，所述副边ΔI_S通过WIFI传输到原边控制器，所述原边控制器通过副边ΔI_S计算原边期望v_inv，通过所述原边期望v_inv再去计算原边驱动信号，所述原边驱动信号传输到原边控制器。