[發(fā)明專利]一種基于中繼線圈的水下無線供電系統(tǒng)在線互感識別方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110179498.2
• 申請日: 2021-02-07
• 公開（公告）號: CN112994267B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發(fā)明（設計）人: 劉旭;宋翔昱;原熙博
• 申請（專利權）人: 中國礦業(yè)大學
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02J50/50
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 羅運紅

1.一種基于中繼線圈的水下無線供電系統(tǒng)在線互感識別方法，其特征在于，所述方法具體包括如下步驟：

步驟1，構建三線圈無線電能傳輸系統(tǒng)的電路拓撲結構圖，所述電路拓撲結構具體包括：直流電源(1)、高頻逆變器(2)、發(fā)射線圈模塊(3)、中繼線圈模塊(4)、接收線圈模塊(5)、整流濾波模塊(6)和系統(tǒng)負載(7)；

其中，直流電源(1)與高頻逆變器(2)的輸入端相連接，高頻逆變器(2)的輸出端與發(fā)射線圈模塊(3)的輸入端相連，發(fā)射線圈模塊(3)的輸出端與中繼線圈模塊(4)的輸入端相對設置，中繼線圈模塊(4)的輸出端與接收線圈模塊(5)的輸入端相對設置，接收線圈模塊(5)的輸出端與整流濾波模塊(6)的輸入端相連，整流濾波模塊(6)的輸出端與系統(tǒng)負載(7)相連；

所述中繼線圈模塊(4)包括中繼線圈L_R、第一補償電容C₁、第二補償電容C₂、第一開關管S₅和第二開關管S₆；其中所述第一開關管S₅的D極分別與中繼線圈L_R的第一端、第一補償電容C₁的第一端電性連接；所述第一開關管S₅的S極與第二開關管S₆的D極電性連接；所述第二開關管S₆的S極與第二補償電容C₂的一端電性連接；所述第二補償電容C₂的第二端分別與所述中繼線圈L_R的第二端、第一補償電容C₁的第二端電性連接；

步驟2，控制中繼線圈模塊(4)中的第一開關管S₅和第二開關管S₆保持開通狀態(tài)，加壓并判斷系統(tǒng)正常工作時，獲取發(fā)射線圈模塊(3)和系統(tǒng)負載(7)的瞬時電壓和瞬時電流，并計算系統(tǒng)的輸入阻抗以及負載阻值；

步驟3，控制中繼線圈模塊(4)中的第一開關管S₅和第二開關管S₆保持關斷狀態(tài)，判斷系統(tǒng)正常工作時，獲取發(fā)射線圈模塊(3)的瞬時電壓和電流，并計算系統(tǒng)的輸入阻抗；

步驟4，確定三線圈無線電能傳輸系統(tǒng)的等效電路，根據(jù)基爾霍夫電壓電流定律，得到關于輸入阻抗、系統(tǒng)負載以及中繼線圈補償電容關系的方程組；

步驟5，根據(jù)步驟2和步驟3得到的系統(tǒng)的輸入阻抗和負載阻值，代入步驟4的方程組中，得到系統(tǒng)線圈之間的互感M_TR、M_TS、M_RS，實現(xiàn)互感識別。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于中繼線圈的水下無線供電系統(tǒng)在線互感識別方法，其特征在于，步驟2所述方法具體包括：

步驟2.1：控制中繼線圈模塊(4)中的第一開關管S₅和第二開關管S₆保持開通狀態(tài)，加壓并判斷系統(tǒng)正常工作；

步驟2.2：獲取系統(tǒng)負載(7)的瞬時電壓U_La和瞬時電流i_La，計算系統(tǒng)負載的阻值與等效阻值；其中，系統(tǒng)負載阻值的計算公式為：R_La＝U_La/I_La；系統(tǒng)等效負載阻值的計算公式為：

式中，R_Le表示系統(tǒng)等效負載的阻值；R_La表示系統(tǒng)負載的阻值；U_La表示系統(tǒng)負載的瞬時電壓；i_La表示系統(tǒng)負載的瞬時電流；

步驟2.3：獲取發(fā)射線圈模塊(3)的瞬時電壓U_T和瞬時電流i_T，計算得到系統(tǒng)的輸入阻抗Z_in1＝U_T/i_T；

式中，Z_in1表示第一開關管S₅和第二開關管S₆保持開通狀態(tài)時系統(tǒng)的輸入阻抗；U_T表示第一開關管S₅和第二開關管S₆保持開通狀態(tài)時發(fā)射線圈模塊的瞬時電壓向量；i_T表示第一開關管S₅和第二開關管S₆保持開通狀態(tài)時發(fā)射線圈模塊的瞬時電流向量。