[發明專利]一種電動汽車動態無線充電系統的建模方法

有效

• 申請號: 201811161872.0
• 申請日: 2018-09-30
• 公開（公告）號: CN109271732B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 蘇宏業;馬龍華
• 申請（專利權）人: 浙江中創天成科技有限公司
• 主分類號: G06F30/33
• 分類號: G06F30/33
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜;邱啟旺

1.一種電動汽車動態無線充電系統的建模方法，其特征在于，所述電動汽車動態無線充電系統包括地面無線電能發送裝置和車載無線電能接收裝置；所述地面無線電能發送裝置包括高頻逆變電源、發送端LCC阻抗匹配網絡和發送線圈；所述車載無線電能接收裝置包括接收線圈、接收端LCC阻抗匹配網絡、全橋整流器、整流電容和DC/DC變換器；所述發送端LCC阻抗匹配網絡和接收端LCC阻抗匹配網絡均由電容、諧振電容、諧振電感構成；該方法包括以下步驟：

S1：按照無線充電系統的電路拓撲圖建立系統等效電路模型；定義模型輸入U_s1為電能發送裝置1的高頻電源輸出電壓；U_s2為電能發送裝置2的高頻電源輸出電壓；模型輸出為負載電壓；L_s1，C_1s，C_1p為電能發送裝置1的阻抗匹配網絡；L_s2，C_2s，C_2p為電能發送裝置2的阻抗匹配網絡；L_s3，C_3s，C_3p為電能接收裝置的阻抗匹配網絡；L₁，L₂，L₃分別為兩個發送線圈和接收線圈的自電感；M₁₃，M₂₃分別為接收線圈與兩個發送裝置的發送線圈之間的互感；C₁為整流器輸出端的濾波電容；L和C₂分別為DC/DC變換器的電感和電容；R_L為負載；

S2：基于建立的等效電路模型，求得系統的狀態空間模型:定義電感L_s1中的電流i_LS1為x₁；電容C_1p兩端的電壓U_c1p為x₂；電容C_1s兩端的電壓U_c1s為x₃；發射線圈自電感L₁中的電流為i_L1為x₄；電感L_s2中的電流i_LS1為x₅；電容C_2p兩端的電壓U_c2p為x₆；電容C_2s兩端的電壓U_c2s為x₇；發射線圈自電感L₂中的電流為i_L2為x₈；發射線圈自電感L₃中的電流為i_L3為x₉；電容C_3s兩端的電壓U_c3s為x₁₀；電容C_3p兩端的電壓U_c3p為x₁₁；電感L_s3中的電流i_Ls3為x₁₂；電容C₁兩端的電壓U_c1為x₁₃；電感L中的電流i_L為x₁₄；電容C₂兩端的電壓U_c2為x₁₅；

S3：晶閘管導通，整流器輸入電壓為正時，基于定義的狀態變量，建立如下狀態空間方程組：

其中，u為高頻逆變電源的輸出電壓，D＝L₁L₂L₃-L₂M₁₃²-L₁M₂₃²；

進一步轉換成矩陣形式，將微分方程形式的系統模型定義為狀態空間S_on1(t)＝[A_on1(t)，B_on19t)，C_on1(t)，D_on1(t)]，其中A_on1(t)、B_on1(t)、C_on1(t)、D_on1(t)分別為晶閘管導通時整流器輸入電壓為正時的狀態矩陣、輸入矩陣、輸出矩陣和前饋矩陣；

C_on1(t)＝[0?0?0?0?0?0?0?0?0?0?0?0?0?0?1]

D_on1(t)＝0

S4：建立晶閘管導通并且整流器輸入電壓為負時的狀態空間矩陣，并定義為S_on2(t)＝[A_on2(t)，B_on2(t)，C_on2(t),D_on2(t)]；

C_on2(t)＝[0?0?0?0?0?0?0?0?0?0?0?0?0?0?1]

D_on2(t)＝0

S5：晶閘管斷開時，建立如下述公式所示的狀態空間方程，并定義為S_off(t)＝[A_off(t)，p_off(t)，C_off(t)，D_off(t)]；

B_off＝[0?0?0?0?0?0?0?0?0?0?0?0?0?0?0]^T

C_off＝[0?0?0?0?0?0?0?0?0?0?0?0?0?0?1]

D_off＝0

S6：構建電動汽車動態無線充電系統整體的狀態空間模型為S(t)＝[A_s(t),B_s(t),C_s(t),D_s(t)]，利用狀態空間平均法將晶閘管導通時的系統模型和關斷時的系統模型進行平均處理，導通時的系統模型由整流器輸入電壓為正時的模型和為負時的模型平均所得，計算過程如下式所示：

B_s(t)＝[d/L_s1?0?0?0?d/L_s20?0?0?0?0?0?0?0?0?0]^T

C_s(t)＝[0?0?0?0?0?0?0?0?0?0?0?0?0?0?1]

D_s(t)＝0

d為DC/DC變換器的占空比，S_on(t)＝S_on1(t)/2+S_on2(t)/2。