[发明专利]复合PWM控制无线电能传输系统多参数在线识别系统及方法

说明书

本发明涉及无线电能传输技术领域，具体公开一种复合PWM控制无线电能传输系统多参数在线识别系统及方法，系统包括直流电源、高频逆变器、原边能量发射模块、副边能量接收模块、系统负载以及原边信号处理模块；原边信号处理模块包括电流检测电路、DSP模块以及复合调制波SPWM控制电路；DSP模块根据需要识别的参数数量控制复合调制波控制电路输出对应数量不同频率的复合PWM调制波来驱动高频逆变器工作；根据采集的电流信号识别出系统参数。本发明通过检测复合PWM控制电路控制高频逆变器输入的电流，可以实时进行多参数辨识，提升了系统的动态性能；仅在系统发射端进行检测即可进行多参数动态辨识，无需额外的通讯装置，硬件成本低；控制灵活，识别精度高。

技术领域

本发明涉及无线电能传输技术领域，尤其涉及一种复合PWM控制无线电能传输系统多参数在线识别系统及方法。

背景技术

传统的电能传输方式通常采用电缆等连接装置来让用电设备从电网中获取电能。其连接部分会因为裸露在外而受到摩擦从而产生破损和电火花，这不仅会降低电气设备使用寿命，还会威胁到供电的安全，尤其在矿井、油田开采等环境恶劣的场合，甚至会造成重大安全事故。

针对上述问题，无线电能传输方式应运而生。无线电能传输技术，即电网与用电设备之间不需要电缆等连接装置直接连接，极大程度解决了传统供电方式的不足。目前研究最多的无线电能传输方式为感应耦合电能传输(ICPT)技术。随着研究的推进，研究学者们逐渐关注到系统的参数适应性。无线电能传输系统的互感和负载参数存在可变和未知特性，互感和负载参数的变化会导致系统的工作频率发生漂移，偏离系统的谐振频率，让系统稳定性变差，进而给ICPT系统的研究造成困难。

为解决这个难题，目前采用的方法多为根据能量守恒定律，由原副边的能量公式得到负载参数大小，但是由于能量的不可见性，而且此法忽略的因素较多，所以由此法算得的负载参数值并不十分精确。例如，文献《感应电能传输系统参数辨识与恒流控制》通过测得系统原边谐振电压和电流的波形过零点，根据过零点系统储存能量相等测得系统的负载参数大小，但是这种方法由于过零点准确性的问题，测得的阻抗并不精确；文献《非接触电能传输系统的负载识别算法》根据负载参数性质不同时应用不同的系统模型来算出负载参数的大小，但是这种方法没有对原副边互感参数进行测量，次级回路的拾取磁芯与初级回路导轨线圈之间的耦合程度以及导轨线圈的等效电阻和系统的谐振频率的变化都会影响对负载参数的识别，所以对负载参数的识别精度有一定的影响。另外，目前已有的无线电能传输系统互感和负载参数识别算法普遍存在的缺陷在于：在参数识别的同时，无法进行功率的传输，即参数识别与功率传输两种工作状态不可同时进行，无法动态识别互感和负载参数。

发明内容

鉴于上述缺陷，本发明首要目的在于提供一种识别精度高，电路结构简单，而且能够实现互感和负载参数在正常供电模式下进行参数动态识别的系统，通过直接对原边电流进行准确测量，就可以算出互感和负载参数的大小，实现无线电能传输系统互感和负载参数的在线识别。

为实现上述目的，本发明所采用的具体技术方案如下：

一种复合PWM控制无线电能传输系统多参数在线识别系统，其关键在于，包括直流电源、高频逆变器、原边能量发射模块、副边能量接收模块、系统负载以及原边信号处理模块；

所述原边信号处理模块包括用于连接所述原边能量发射模块并采集发射侧电流的电流检测电路、连接所述电流检测电路的DSP模块、以及与所述DSP模块连接并用于驱动所述高频逆变器的复合调制波SPWM控制电路；

所述DSP模块根据需要识别的参数数量控制所述复合调制波控制电路输出对应数量不同频率的复合PWM调制波来驱动所述高频逆变器工作；所述DSP模块根据所述电流检测电路采集的电流信号识别出系统参数，并结合所识别出的系统参数控制所述复合调制波控制电路来改变高频逆变器的输出功率。

可选地，所述原边能量发射模块采用滤波电容C_p和原边磁能发射线圈L_p构成的串联谐振电路。