[發(fā)明專利]一種無線電機(jī)系統(tǒng)最優(yōu)效率點(diǎn)跟蹤裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110604543.4
• 申請(qǐng)日: 2021-05-31
• 公開（公告）號(hào): CN113315251B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 甘醇;楊震;石昊晨;陳宇;倪鍇;曲榮海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J50/10
• 分類號(hào): H02J50/10;H02J50/12;H02M3/335;H02M7/5387;H02P27/08;H02P25/022;H02P21/14;H02P21/22;H02P27/12
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 徐美琳

本發(fā)明公開一種無線電機(jī)系統(tǒng)最優(yōu)效率點(diǎn)跟蹤裝置及方法，屬于無線電能傳輸技術(shù)領(lǐng)域。裝置包括藍(lán)牙模塊、最優(yōu)效率點(diǎn)控制模塊、移相角控制器。本發(fā)明通過設(shè)計(jì)線圈參數(shù)，使得額定工況下的電機(jī)滿足阻抗匹配條件；計(jì)算滿足電機(jī)運(yùn)行狀況的最小全橋整流電路輸出電壓，估算滿足阻抗匹配條件的全橋整流電路輸出電壓，根據(jù)兩個(gè)電壓的大小關(guān)系，相應(yīng)地控制電機(jī)的d軸電流。考慮到估算誤差，引入擾動(dòng)觀察法得出全橋整流電路輸出參考電壓，改變發(fā)射側(cè)全橋逆變電路的移相角使得接收側(cè)全橋整流電路輸出電壓為上述參考電壓，從而滿足阻抗匹配條件，提高耦合線圈兩端的效率，提高電機(jī)非額定工況下的系統(tǒng)效率。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)在保障電機(jī)正常運(yùn)行的同時(shí)提高系統(tǒng)效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線電能傳輸技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種無線電機(jī)系統(tǒng)最優(yōu)效率點(diǎn)跟蹤裝置及方法。

背景技術(shù)

由于化石能源短缺和生態(tài)環(huán)境惡化的問題日益嚴(yán)重，人類對(duì)于清潔能源愈發(fā)關(guān)注，電能作為清潔高效的能源得到了更加廣泛的使用，電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)近年來蓬勃發(fā)展。無線電機(jī)作為電動(dòng)汽車未來的一個(gè)發(fā)展方向，由于無線電機(jī)可以為電動(dòng)汽車帶來更大的設(shè)計(jì)自由度和更加靈活的控制，它受到了越來越多的關(guān)注。

轉(zhuǎn)速和電磁轉(zhuǎn)矩恒定的電機(jī)可以視為一個(gè)恒功率負(fù)載，而且從三相逆變器的輸入側(cè)看進(jìn)去，電機(jī)和逆變器整體可以等效為一個(gè)阻性負(fù)載，因此可以通過參數(shù)設(shè)計(jì)使得額定工況下的等效負(fù)載剛好等于耦合線圈的最優(yōu)負(fù)載，滿足阻抗匹配條件，使得耦合線圈兩端的傳輸效率最高。目前無線電機(jī)還處在研究階段，一些文獻(xiàn)里提到的無線電機(jī)在額定工況下存在較高的傳輸效率。然而，實(shí)際運(yùn)行中電機(jī)運(yùn)行無法始終維持于額定工況，導(dǎo)致電機(jī)的等效負(fù)載將偏離阻抗匹配條件，進(jìn)而引起線圈兩端的傳輸功率下降。所以，應(yīng)該研究一種滿足非額定工況下的阻抗匹配、效率優(yōu)化方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種無線電機(jī)系統(tǒng)最優(yōu)效率點(diǎn)跟蹤裝置及方法，旨在在各種電機(jī)工況下，無線電機(jī)耦合線圈兩端的傳輸效率最高，從而保證整個(gè)系統(tǒng)的效率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一方面提供了一種無線電機(jī)系統(tǒng)最優(yōu)效率點(diǎn)跟蹤裝置，無線電機(jī)系統(tǒng)分為發(fā)射側(cè)和接收側(cè)，發(fā)射側(cè)包括：直流電源、全橋逆變電路、發(fā)射模塊，接收側(cè)包括接收模塊、全橋整流電路、三相逆變電路、永磁同步電機(jī)；所述全橋逆變電路用于將直流電源的直流電壓逆變成方波電壓；全橋逆變電路的輸出端與發(fā)射模塊的輸入端相連，所述發(fā)射模塊與接收模塊為SS型補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，均由線圈串聯(lián)補(bǔ)償電容組成，發(fā)射模塊與接收模塊之間電氣隔離，通過電磁感應(yīng)的方式無線傳輸電能；所述接收模塊的輸出端與全橋整流電路的輸入端相連，所述全橋整流電路用于將接收線圈感應(yīng)的交變電壓整流成直流電壓；全橋整流電路的輸出端與三相逆變電路的輸入端相連，所述三相逆變電路用于實(shí)現(xiàn)基于SVPWM調(diào)制的永磁同步電機(jī)調(diào)速控制。

該裝置包括第一藍(lán)牙模塊、第二藍(lán)牙模塊、最優(yōu)效率點(diǎn)控制模塊、移相角控制器，移相角控制器與發(fā)射側(cè)的第一藍(lán)牙模塊相連，最優(yōu)效率點(diǎn)控制模塊與接收側(cè)的第二藍(lán)牙模塊相連；所述最優(yōu)效率點(diǎn)控制模塊用于生成全橋整流電路輸出電壓參考值；所述第二藍(lán)牙模塊通過無線傳輸?shù)姆绞綄⑷珮蛘麟娐返妮敵鲭妷簩?shí)際值、輸出電壓參考值發(fā)送給第一藍(lán)牙模塊，所述移相角控制器用于處理第一藍(lán)牙模塊接收到的數(shù)據(jù)，改變?nèi)珮蚰孀冸娐芬葡嘟恰?/p>

優(yōu)選地，最優(yōu)效率點(diǎn)控制模塊用于處理全橋整流電路的輸出電壓和輸出電流、電機(jī)三相電流和電機(jī)轉(zhuǎn)速，計(jì)算滿足電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的全橋整流電路的輸出最小電壓U_{dc_min}和滿足阻抗匹配條件的全橋整流電路的輸出電壓U_dc0，通過比較U_{dc_min}和U_dc0的幅值選取相應(yīng)控制策略，在保證電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的條件下滿足阻抗匹配條件，最終得到全橋整流電路的輸出電壓參考值U_ref。

優(yōu)選地，全橋整流電路的輸出最小電壓U_{dc_min}和滿足阻抗匹配條件的全橋整流電路的輸出電壓U_dc0分別為：