[发明专利]基于无模型自适应控制的多负载MC-WPT系统及其控制方法

权利要求书

1.基于无模型自适应控制的多负载MC-WPT系统，包括直流电源、原边电能变换装置、磁耦合机构、副边电能变换装置和N个用电设备，N≥2，其特征在于：

该系统还包括电压采样模块和无模型自适应控制器；

所述电压采样模块用于对每个所述用电设备的电压进行采样并发送至所述无模型自适应控制器；

所述无模型自适应控制器根据所有用电设备在当前时刻的采样电压和前一时刻的采样电压，以及当前时刻和前一时刻的所述原边电能变换装置中高频逆变模块的移相角，计算下一时刻高频逆变模块的移相角并发送至所述高频逆变模块，以此实现闭环控制直至N个所述用电设备的电压均达到其期望电压。

2.根据权利要求1所述的基于无模型自适应控制的多负载MC-WPT系统，其特征在于，所述无模型自适应控制器计算最新的移相角的具体过程为：

根据计算下一时刻所有用电设备的电压理论值U_th(k+1)，其中Δtheta(k)＝theta(k)-theta(k-1)为当前时刻与前一时刻的高频逆变模块的移相角差值，为当前时刻的系统伪雅克比矩阵的估计值，U(k)为当前时刻所有用电设备的采样电压，上标T表示矩阵转置；

根据计算下一时刻高频逆变模块的移相角theta(k+1)，为下一时刻的系统伪雅克比矩阵的估计值，ρ∈(0,1]为第一步长因子，λ0是第一权重因子，ref为所有用电设备的期望电压。

3.根据权利要求2所述的基于无模型自适应控制的多负载MC-WPT系统，其特征在于，下一时刻的系统伪雅克比矩阵的估计值根据下式迭代：

其中，η∈(0,2]是第二步长因子，μ0是第二权重因子，ΔU(k)＝U(k)-U(k-1)为当前时刻与前一时刻所有用电设备的采样电压差值。

4.根据权利要求3所述的基于无模型自适应控制的多负载MC-WPT系统，其特征在于：

所述磁耦合机构包括M个并列排布的能量发射线圈、N个并列排布的能量接收线圈和分布在M个所述能量发射线圈和N个所述能量接收线圈之间的X个能量中继线圈；

表示为：

代表当前时刻能量发射线圈i对能量接收线圈j的估计器参数，i＝1,2,3…M，j＝1,2,3…N。

5.根据权利要求4所述的基于无模型自适应控制的多负载MC-WPT系统，其特征在于：M＝2，X＝4，N＝2；

4个所述能量中继线圈2×2平行于同一平面阵列分布，两个所述能量发射线圈分别与第一行的两个所述能量中继线圈相对，两个所述能量接收线圈分别与第二行的两个所述能量中继线圈相对，且两个所述能量发射线圈与两个所述能量接收线圈均朝四个所述能量中继线圈的几何中心同等角度倾斜，使得所述磁耦合机构水平对称且垂直对称。

6.根据权利要求4所述的基于无模型自适应控制的多负载MC-WPT系统，其特征在于：所述原边电能变换装置还包括与M个所述能量发射线圈一一对应连接的M个原级补偿网络，所述高频逆变模块包括与M个所述原级补偿网络一一对应连接的M个高频逆变单元；

所述副边电能变换装置包括与N个所述接收线圈一一对应连接的N个次级补偿网络，与N个所述次级补偿网络一一对应连接的N个全桥整流滤波电路，N个全桥整流滤波电路与N个所述用电设备一一对应连接。

7.根据权利要求6所述的基于无模型自适应控制的多负载MC-WPT系统，其特征在于，所述原级补偿网络采用LCC补偿网络，所述次级补偿网络采用S型补偿网络，每个所述能量中继线圈连接有串联补偿电容。