[發(fā)明專利]一種WPT系統(tǒng)的PDM控制序列優(yōu)化方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811151961.7
• 申請(qǐng)日: 2018-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN109038860A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 衛(wèi)敬宜;吳鐘飛;段孟雍;陳鳳超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司;廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司東莞供電局
• 主分類號(hào): H02J50/12
• 分類號(hào): H02J50/12;G06N3/00
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 張春水;唐京橋

本發(fā)明公開了一種WPT系統(tǒng)的PDM控制序列優(yōu)化方法，包括應(yīng)用了基于狀態(tài)空間法的整流控制建模方法，建立諧振系統(tǒng)各模態(tài)的狀態(tài)映射函數(shù)，然后通過改進(jìn)的遺傳算法，以接收端電流的總諧波畸變量最小作為控制目標(biāo)，將MOSFET的驅(qū)動(dòng)信號(hào)序列作為優(yōu)化變量，以1/THD作為適應(yīng)度函數(shù)值，并保持占空比不變，完成序列優(yōu)化，提升了脈沖序列的均勻度并大大減少了低頻振蕩的幅度，最終使得脈沖簇發(fā)現(xiàn)象有所減弱，簡(jiǎn)化系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)，提高傳輸效率。本發(fā)明算法計(jì)算便捷，可計(jì)算不同要求的占空比以滿足序列要求，使輸出波形更加穩(wěn)定，諧波畸變率相對(duì)達(dá)到最小值，減小電磁干擾。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明實(shí)施例涉及電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種WPT系統(tǒng)的PDM控制序列優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

磁耦合諧振式無線電能傳輸(MCRWPT)系統(tǒng)對(duì)各種干擾因素的反應(yīng)敏感，特別是在實(shí)際中，外界環(huán)境的變化可能會(huì)引起電路參數(shù)改變，導(dǎo)致負(fù)載電壓偏離額定值使負(fù)載無法正常工作，因此負(fù)載穩(wěn)壓控制具有非常重要的意義。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于序列優(yōu)化問題的研究尚未涉及到MCRWPT系統(tǒng)，主要集中在感應(yīng)加熱電源，其中對(duì)控制逆變電路的序列優(yōu)化進(jìn)行了研究。采用手動(dòng)控制的優(yōu)化序列并非最佳序列。

PDM控制方式為零電壓電流通斷，通斷次數(shù)少，最多一個(gè)周期一次，因而能夠很方便地用于實(shí)現(xiàn)負(fù)載穩(wěn)壓控制，但是存在輸出電流波動(dòng)較大的問題，為此提出本發(fā)明，可以通過PDM控制來優(yōu)化MOSFET開關(guān)序列從而實(shí)現(xiàn)輸出電流波形平穩(wěn)且諧波畸變率小。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)方案的不足，本發(fā)明提供一種WPT系統(tǒng)的PDM控制序列優(yōu)化方法，該方法應(yīng)用了基于狀態(tài)空間法的整流控制建模方法，建立諧振系統(tǒng)各模態(tài)的狀態(tài)映射函數(shù)，然后通過改進(jìn)的遺傳算法，以接收端電流的總諧波畸變量最小作為控制目標(biāo)，將MOSFET的驅(qū)動(dòng)信號(hào)序列作為優(yōu)化變量，以1/THD作為適應(yīng)度函數(shù)值，并保持占空比不變，完成序列優(yōu)化，能有效的解決背景技術(shù)提出的問題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種WPT系統(tǒng)的PDM控制序列優(yōu)化方法，包括如下步驟：

步驟一、建立包括PDM控制模塊、MAX17600驅(qū)動(dòng)的MOSFET管以及供電電源模塊的MCRWPT系統(tǒng)平臺(tái)；

步驟二、以MOSFET管接收不同的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)對(duì)PDM控制模塊產(chǎn)生的模態(tài)分析，建立MCRWPT系統(tǒng)接收端電路在導(dǎo)通、短路與斷流三種狀態(tài)下的狀態(tài)空間模型；

步驟三、應(yīng)用同步開關(guān)映射法建立系統(tǒng)的時(shí)域模型，據(jù)此對(duì)穩(wěn)態(tài)MCRWPT系統(tǒng)電路進(jìn)行時(shí)域與諧波特性分析，完成序列優(yōu)化。

進(jìn)一步地，在步驟一中設(shè)置MCRWPT系統(tǒng)平臺(tái)的設(shè)置的接收端與發(fā)射端采用直徑為0.6m同軸等徑空心銅管纏繞，PDM控制模塊中的諧振電容采用具有高耐壓和低接枝損耗的陶瓷板型電容，同時(shí)PDM控制模塊還包括LM311比較器；

MOSFET驅(qū)動(dòng)電源通過電源模塊中的MORNSUN URB2415YMD-20W實(shí)現(xiàn)，其輸入IN 9-39VDC，輸出OUT 15VDC/1333mA，PDM控制模塊中主要邏輯芯片以及比較器的電源通過供電電源模塊的MORNSUN URA2405XD-10WR2實(shí)現(xiàn)，輸入IN 9-36VDC，輸出OUT VDC/1000mA，其中，+5V用于大多數(shù)邏輯芯片，±5V用于比較器中，其中供電電源模塊還包括用于給單片機(jī)進(jìn)行供電的LM78U03芯片。

進(jìn)一步地，在步驟二中，以輸入MOSFET開關(guān)的輸入電壓視為功率源，并將發(fā)射端電源等效為頻率恒定、最大值為的正弦電源，其中MOSFET基極的驅(qū)動(dòng)信號(hào)作為信號(hào)源，由于MOSFET和二極管工作在其特性曲線的大范圍內(nèi)，因此，將MCRWPT接收端電路作為是一個(gè)強(qiáng)非線性電路，將MOSFET和二極管作為理想開關(guān)處理，即忽略其導(dǎo)通壓降和截止電流，并且假設(shè)控制脈沖序列為理想序列。