[发明专利]一种变负载动态无线电能传输系统恒功率输出控制方法

权利要求书

1.一种变负载动态无线电能传输系统恒功率输出控制方法，其特征在于，包括依次执行的以下步骤：

(1)搭建变负载动态无线电能传输系统的等效电路；

(2)根据等效电路构建系统的输出功率公式和传输效率公式：

其中，P_out表示系统的输出功率，η表示系统的传输效率，R₁表示发射线圈在高频情况下的欧姆损耗与辐射损耗电阻之和，R₂表示接收线圈在高频情况下的欧姆损耗与辐射损耗电阻之和，L₁、L₂分别为发射线圈与接收线圈的等效电感，C₁、C₂分别为发射线圈和接收线圈的谐振电容，R_L为系统的等效电阻，M₁₂为发射线圈与接收线圈间的互感系数，ω_d为系统的驱动角频率，U₁表示系统交流输入电压，R_S表示等效交流电源内阻；

(3)确定系统所需的输出功率P_out，以U₁、ω_d和M₁₂为可控参数，构建三种控制策略：

控制策略A：选定ω_d和M₁₂，将ω_d、M₁₂、P_out代入式(1)，计算出U₁，根据系统直流输入电压V_DC与系统交流输入电压U₁的关系公式，求得系统直流输入电压V_DC；调整系统直流电源电压为V_DC；

控制策略B：选定M₁₂，将M₁₂代入式(2)，计算出传输效率与系统驱动角频率ω_d之间的关系公式；然后对驱动角频率ω_d求导，求出导数为0的角频率点，也即极值点；若极值点只有一个，则取极值点为ω_d的值，若极值点有三个，则取值最小的极值点作为ω_d的值；将ω_d，M₁₂，P_out代入式(1)，计算出U₁，根据系统直流电源电压V_DC与系统交流输入电压U₁的关系公式，求得系统直流输入电压V_DC；调整系统直流电源电压为V_DC、驱动角频率为ω_d；

控制策略C：选定ω_d和U₁，将ω_d、U₁、P_out代入式(1)，计算出M₁₂，调整发射线圈和接收线圈之间的距离，使发射线圈和接收线圈之间的互感系数为M₁₂；

(4)以设定的周期定时采集所述系统的交流输出电压和交流输出电流，并计算等效负载电阻；判断本周期的等效负载电阻相比于上一周期是否发生变化，若未变化，则不进行控制，否则，执行步骤(5)；

(5)分别计算控制策略A、B、C对应的系统的传输功率，选取传输功率最大的控制策略，并对系统进行相应控制。

2.根据权利要求1所述的一种变负载动态无线电能传输系统恒功率输出控制方法，其特征在于，所述系统直流输入电压V_DC与系统交流输入电压U₁的关系公式为：

3.根据权利要求1所述的一种变负载动态无线电能传输系统恒功率输出控制方法，其特征在于，所述等效负载电阻的计算公式为：

R_L＝U₂/I₂

其中，U₂和I₂分别为交流输出电压的有效值和交流输出电流的有效值。

4.根据权利要求1所述的一种变负载动态无线电能传输系统恒功率输出控制方法，其特征在于，所述驱动角频率ω_d通过调整系统驱动频率f_d进行控制，ω_d＝2πf_d。