[发明专利]一种基于线圈矩阵的无线输电系统中异物检测方法

权利要求书

1.一种基于线圈矩阵的无线输电系统中异物检测方法，其特征在于，包括线圈矩阵，所述线圈矩阵包括发射线圈矩阵和接收线圈矩阵，所述发射线圈矩阵由多个发射小线圈排列构成，所述接收线圈矩阵由多个接收小线圈排列构成，具体按照以下步骤实施：

步骤1、启动发射小线圈，记录每个接收小线圈上的输出电压U_Om,n；

步骤2、根据每个接收小线圈上的输出电压U_Om,n，计算每个发射小线圈与接收小线圈处线圈之间的互感；

所述步骤2中发射小线圈与接收小线圈处线圈之间的互感的计算如下式：

其中，j为虚数符号，R_L为负载电阻，U_S为发射小线圈的输入电压，U_Om,n为每个接收小线圈上的输出电压，R_m为发射小线圈的等效电阻，L_m为发射小线圈的等效电感，C_m为发射小线圈的等效电容，R_n'为接收小线圈的等效电阻，L_n'为接收小线圈的等效电感，C_n'为接收小线圈的等效电容，ω为系统的工作角频率，A_m,n＝(R_m+jωL_m+1/jωC_m)(R_n'+jωL_n'+1/jωC_n'+R_L)；

步骤3、根据每个接收小线圈与不同发射小线圈之间的位置计算每个发射小线圈与接收小线圈处线圈之间的互感；

所述步骤3发射小线圈与接收小线圈处线圈之间的互感计算如下式：

式中，和分别表示发射小线圈和接收小线圈与初始位置的夹角，空气真空磁导率μ₀＝4π×10^-7N/A²，d_m,n表示两小线圈的轴向偏移距离，N为小线圈的绕制圈数，dl₁、dl₂为发射小线圈和接收小线圈的积分微元，R为小线圈的平均半径，h为小线圈之间的垂直距离；

步骤4、根据步骤2和步骤3得到的互感值确定无线输电系统中异物的位置。

2.根据权利要求1所述的一种基于线圈矩阵的无线输电系统中异物检测方法，其特征在于，所述步骤1具体为，首先，启动第1个发射小线圈TX₁，发射小线圈的输入电压为U_S，记录此时每个接收小线圈的输出电压分别为U_O1,n，记录完每个接收小线圈的输出电压后关闭第1个发射小线圈TX₁；然后，启动第2个发射小线圈TX₂，同时记录此时每个接收小线圈的输出电压分别为U_O2,n，记录完每个接收小线圈的输出电压后关闭第2个发射小线圈TX₂，以此类推，依次按照顺序完成发射线圈TX₃到TX₉启动与关闭，并记录启动时的每个接收小线圈的输出电压。

3.根据权利要求1所述的一种基于线圈矩阵的无线输电系统中异物检测方法，其特征在于，所述步骤4具体为，当通过步骤2和步骤3得到的相同编号的发射小线圈和接收小线圈之间的互感值相同时，发射线圈矩阵与接收线圈矩阵之间没有异物；当通过步骤2得到的相同编号的发射小线圈和接收小线圈之间的互感值小于通过步骤3得到的相同编号的发射小线圈和接收小线圈之间的互感值时，则该编号的发射小线圈和接收小线圈之间存在异物。