[發明專利]一種無線充電系統的互感參數辨識方法及裝置

有效

• 申請號: 202110455793.6
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN112865340B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 王蕾;吳旭升;孫盼;孫軍;蔡進;梁彥;謝海浪
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H03H11/30;H02J7/06;H02M3/335;H02M7/5387;H02M1/36
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙) 42224
• 代理人: 雷霄

本發明公開了一種無線充電系統的互感參數辨識方法及裝置。該方法包括步驟：獲取無線充電系統的電路參數以及待充電電池組的初始電壓；根據電路參數以及待充電電池組的初始電壓確定可實現互感辨識的邊界條件；確定無線充電系統軟啟動方式及相應的互感辨識工作點邊界條件；采用確定的軟啟動方式啟動無線充電系統，并控制無線充電系統工作在確定的邊界條件內和互感辨識工作點邊界條件內；測量流經發射線圈側預設處的電流和電壓，計算無線充電系統的互感參數。本發明利用無線充電系統軟起動過程進行互感辨識的方法，檢測方法方便又簡單，降低了檢測電路實現難度，且不需要輔助電路，也不需要預先獲知負載。

技術領域

本發明屬于無線電能傳輸技術領域，更具體地，涉及一種無線充電系統的互感參數辨識方法及裝置。

背景技術

無線充電系統廣泛應用各個領域，例如電動汽車領域。在一些應用場景中，需要獲知無線充電系統的互感參數，以便于后續的負載參數辨識及系統調控。例如，在電動汽車領域，無線充電相較于傳統插拔式充電樁，其優越性在于充電無需物理接觸，只需通過磁場耦合將能量由發射線圈無線傳輸至接收線圈，省去了傳統充電方式的插拔式復雜操作過程，且無線充電無電氣互連，相較而言安全系數更高。然而，對于無線充電而言，系統傳輸效率及傳輸功率受磁耦合強度及線圈間位移的顯著影響。實際上，對于電動汽車，車主停車時不可避免地會造成接收線圈與發射線圈間的錯位而直接影響其耦合系數，進而影響系統輸出性能，因此有必要通過有效手段獲得其線圈間的互感參數，以便于后續的負載參數辨識及系統調控。

現有技術中針對無線電能傳輸系統互感識別方法主要有以下幾種方式，但是都存在一定問題。方式一，從源側進行互感辨識的方法，該方法實現的前提是負載已知，然而，實際情況中，很多時候負載是未知且可變的；方式二，針對SS拓撲建立微分方程的方法，通過求解四階微分方程獲得互感及負載的辨識，但該方法實現過程非常復雜，且不適用于基于復合型拓撲補償網絡的WPT系統；方式三，用于SS拓撲的互感與負載辨識方法，其實現的前提是假定整流器負載為一個純電阻負載，利用了SS拓撲結構的特殊性，局限于SS拓撲使用；方式四，借助輔助電路切換電容使系統工作在兩種運行模式下，在兩種工作模式下分別建立二元方程，通過解方程獲得負載與互感的辨識值，該方法原理簡單易懂，但須通過增加輔助電路完成辨識，增加了系統復雜性與系統成本；方式五，利用接收側并聯補償網絡的特殊性，他提出了一種穩態條件下的負載和互感辨識方法，僅適用于基于接收側并聯補償網絡的WPT系統。

發明內容

針對現有技術的至少一個缺陷或改進需求，本發明提供了一種無線充電系統的互感參數辨識方法及裝置，利用無線充電系統軟起動過程進行互感辨識的方法，檢測方法方便又簡單，降低了檢測電路實現難度，且不需要輔助電路，也不需要預先獲知負載。

為實現上述目的，按照本發明的第一方面，提供了一種無線充電系統的互感參數辨識方法，所述無線充電系統包括電源模塊、逆變器、發射線圈、接收線圈和補償網絡，該方法包括：

獲取無線充電系統的電路參數以及待充電電池組的初始電壓；

根據電路參數以及待充電電池組的初始電壓確定可實現互感辨識的邊界條件，該邊界條件使得無線充電系統的直流輸出電壓小于待充電電池組的初始電壓；

確定無線充電系統軟啟動方式及相應的互感辨識工作點邊界條件；

采用確定的軟啟動方式啟動無線充電系統，并控制無線充電系統工作在確定的邊界條件內和互感辨識工作點邊界條件內；

測量流經發射線圈側預設處的電流有效值和電壓有效值，計算無線充電系統的互感參數。

優選的，所述互感辨識的邊界條件為逆變器輸出電壓基波分量幅值。

優選的，若確定采用控制逆變器移相角的軟起動方式，則相應的互感辨識工作點為系統工作頻率及逆變器移相角；若確定采用控制電源模塊輸出直流電壓的軟起動方式，則相應的互感辨識工作點為系統工作頻率及電源模塊輸出直流電壓。