[发明专利]一种基于互感可控的单向无线充电控制方法

权利要求书

1.一种基于互感可控的单向无线充电控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

系统启动过程中，互感追踪控制算法根据各电量之间的关系使原边发射线圈发生相应水平方向位移，以控制耦合机构的互感达到系统设定值；具体实现方法如下：

检测到直流母线电压V₁处于正常范围后，逐步提高一次侧逆变器移相占空比D_p，互感追踪控制算法通过无线通信实时采集二次侧电池充电电流I₂，当二次侧电池充电电流I₂大于I_2start时，通过逆变器直流母线电压V₁，移相占空比D_p和二次侧电池充电电流I₂实时计算当前互感M_fb，设置互感误差裕量M^*后与系统设定互感值M_ref进行比较；若当前互感M_fb大于M_ref+M^*，互感追踪控制算法将控制原边线圈朝互感减小的方向进行水平位移；若当前互感M_fb小于M_ref-M^*，则互感追踪控制算法将控制原边线圈朝互感增大的方向进行水平位移；若当前互感M_ref-M^*M_fbM_ref+M^*，则互感追踪控制算法将控制原边线圈停止位移，此时系统启动完成，互感已达到系统设定值；

系统启动完成后，利用充电电压控制环路及充电电流控制环路调节一次侧逆变器的移相角，以控制二次侧电池的充电电压及充电电流；具体实现方法如下：

充电电压环路及充电电流环路实时采集二次侧电池的充电电压及充电电流信息，再将二次侧电池的充电电压及充电电流分别与预设充电电压参考值及充电电流参考值进行比较，得到二次侧充电电压的第一误差信号及二次侧充电电流的第一误差信号，然后将二次侧充电电压的第一误差信号及二次侧充电电流的第一误差信号分别输入到充电电压PID调节器及充电电流PID调节器中，并选择二次侧充电电压的第一误差信号对应的输出信号与二次侧充电电流的第一误差信号对应的输出信号中较小的进行限幅后作为一次侧逆变器的移相占空比D_p，利用一次侧逆变器的移相占空比D_p调节二次侧电池的充电电压及充电电流，以控制二次侧电池的充电电压及充电电流；

系统运行过程中，互感滞环控制算法根据逆变器稳态移相占空比，确定当前系统运行工况，使原边发射线圈发生相应水平方向位移，以自动寻找充电工作点；具体实现方法如下：

互感滞环控制算法通过实时采集移相占空比D_p的值确定当前系统运行工况；设定逆变器移相占空比范围为（D_pmax-D_perror，D_pmax），若D_pD_pmax-D_perror，则此时系统运行于互感偏小的工况，互感滞环控制算法将控制原边线圈向互感增大的方向进行水平位移；若D_pD_pmax，则此时系统运行于互感偏大的工况，互感滞环控制算法将控制原边线圈向互感减小的方向进行水平位移；若D_pmax-D_perrorD_pD_pmax，互感滞环控制算法将控制原边线圈停止位移；由于此时逆变器运行于最大移相占空比的工作点，此工作点在二次侧电池充电电压及电流不变的情况下使得一次侧谐振电流最小，所以互感滞环控制算法使得系统运行于充电工作点；

系统运行过程中，最优工作频率算法根据当前负载电阻值计算出最优工作频率，并控制一次侧逆变器工作频率等于最优工作频率。

2.根据权利要求1所述的一种基于互感可控的单向无线充电控制方法，其特征在于，系统运行过程中，最优工作频率算法根据当前负载电阻值计算出最优工作频率，以控制一次侧逆变器工作频率等于最优工作频率的具体实现方法如下：

最优工作频率算法通过无线通信实时采集二次侧电池的充电电压及充电电流信息，通过电池充电电压除以充电电流计算得出当前电池等效负载电阻，根据电池等效负载电阻、工作频率与一次侧逆变器输入阻抗角的关系计算出当前工况下输入阻抗角呈感性并大于死区时间角度所需的工作频率，即为当前工况下的最优工作频率，将逆变器工作频率设定为此最优工作频率，即实现逆变器所有开关管的零电压开通运行。