[发明专利]一种双源无线供电系统参数在线检测和电源协同控制方法

摘要

本发明提出了一种双源无线供电系统参数在线检测和电源协同控制方法，通过检测两组电压源的实际输出电压、电流大小以及电流之间的相角差，计算出接收线圈与两个发射线圈间的互感大小；根据输出功率的计算公式确定能够维持稳定功率输出的电压组合，最后从这些组合中筛选出效率最高的一组作为实际的电源输出。本方法实现了通过电源协同控制优化输出功率和传输效率，适用于对工作稳定性和效率要求较高的移动设备供电。

主权项

一种双源无线供电系统参数在线检测和电源协同控制方法，其特征在于：所述双源无线供电系统包括两组可调电压源、无线电能传输装置，所述无线电能传输装置包括两个发射线圈和一个接收线圈，所述接收线圈连接负载并位于两个发射线圈之间，每个发射线圈连接一组可调电压源；包括如下步骤：步骤1)，在线检测所述两组可调电压源的输出电压和电流，计算出所述接收线圈分别与两个发射线圈的互感大小M₁,M₂，具体为：当两组可调电压源输出电流的相角差δ≠0°时，$\left\{\begin{array}{c}{M}_1=\sqrt{\frac{\mathrm{Re}\left(U_1\right)+{\mathrm{\ωM}}_{12}{\mathrm{DI}}_1/sin\mathrm{\δ}-R_1{I}_1-\mathrm{Im}\left(U_1\right)\cot \mathrm{\δ}}{I_1{\mathrm{\ω}}^2}{Z}_3}\\ M_2=(\frac{\mathrm{Im}\left(U_1\right)}{I_1}-{\mathrm{\ωM}}_{12}Dcos\mathrm{\δ})\frac{Z_3}{{\mathrm{\ω}}^2{M}_{1}D\sin \mathrm{\δ}}\end{array}\right.$当两组可调电压源输出电流的相角差δ＝0°时，$\left\{\begin{array}{c}{M}_1=\sqrt{{\left(\mathrm{Re}\right(U_1)-I_1{R}_1)}^2{I}_2{Z}_3/\left(I_1{\mathrm{\ω}}^{2}E\right)}\\ M_2=\sqrt{D^2{\left(\mathrm{Re}\right(U_2)-I_2{R}_2)}^2{I}_1{Z}_3/\left(I_2{\mathrm{\ω}}^{2}E\right)}\end{array}\right.$式中，E＝(Re(U₁)‑I₁R₁)I₂+D²(Re(U₂)‑I₂R₂)I₁其中，U₁,U₂,I₁,I₂分别为两组可调电压源输出的电压和电流值，分别为两组可调电压源各自输出电压与电流的相角差，R₁,R₂分别为两个发射线圈的内阻，ω为无线电能传输装置工作频率，Z₃为接收线圈阻抗，D为I₁和I₂之间的幅值倍数；步骤2)，所述接收线圈输出功率为根据负载所需功率P₀的要求，得到满足P_out＝P₀时所述两组可调电压源的输出电压组合；其中，R_L为负载电阻；步骤3)，遍历所述步骤2)得到的输出电压组合，计算不同输出电压组合下无线电能传输效率η，选出传输效率η最高的一组作为所述两组可调电压源的最优输出电压；其中，所述无线电能传输效率η为：$\mathrm{\η}=\frac{P_{out}}{P_{in}}=\frac{P_{out}}{\mathrm{Re}\left({\stackrel{\·}{I}}_1\right({\stackrel{\·}{U}}_1-R_{s1}{\stackrel{\·}{I}}_1\left)\right)+\mathrm{Re}\left({\stackrel{\·}{I}}_2\right({\stackrel{\·}{U}}_2-R_{s2}{\stackrel{\·}{I}}_2\left)\right)}$其中，R_s1,R_s2分别为两组可调电压源的内阻，P_in为两组可调电压源输出功率总和；步骤4)，根据所述步骤3)得到的两组可调电压源的最优输出电压，对两组可调电压源进行控制。