[發明專利]一種MCR-WPT系統的最大效率追蹤控制方法有效
| 申請號： | 202210630501.2 | 申請日： | 2022-06-06 |
| 公開（公告）號： | CN115033046B | 公開（公告）日： | 2023-09-26 |
| 發明（設計）人： | 肖靜;吳曉銳;龔文蘭;陳紹南;莫宇鴻;吳寧;高立克;韓帥;陳衛東;常雨芳;郭敏;黃文聰 | 申請（專利權）人： | 廣西電網有限責任公司電力科學研究院 |
| 主分類號： | G05F1/56 | 分類號： | G05F1/56;H02J50/12 |
| 代理公司： | 南寧東智知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 45117 | 代理人： | 黎華艷;裴康明 |
| 地址： | 530023 廣西*** | 國省代碼： | 廣西;45 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 mcr wpt 系統 最大 效率 追蹤 控制 方法 | ||
1.一種MCR-WPT系統的最大效率追蹤控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
步驟S1，建立MCR-WPT系統兩種不同諧振補償拓撲結構的數學模型；所述MCR-WPT系統包括依次連接的逆變電路、諧振電路、整流電路、自適應有源阻抗匹配網絡；所述自適應有源阻抗匹配網絡包括Buck-Boost變換器電路；所述諧振電路通過切換開關切換成S-S型諧振補償拓撲結構和S-P型諧振補償拓撲結構，分別構成S-S型諧振補償拓撲結構的MCR-WPT系統和S-P型諧振補償拓撲結構的MCR-WPT系統；所述諧振電路包括發射回路和接收回路；所述S-S型諧振補償拓撲結構的發射回路為發射線圈和發射線圈諧振補償電容串聯，接收回路為接收線圈和接收線圈諧振補償電容串聯；所述S-P型諧振補償拓撲結構的發射回路為發射線圈和發射線圈諧振補償電容串聯，接收回路為接收線圈和接收線圈諧振補償電容并聯；
步驟S2，分別計算S-S型諧振補償拓撲結構的MCR-WPT系統的傳輸效率模型ηSS和S-P型諧振補償拓撲結構的MCR-WPT系統的傳輸效率模型ηSP；
步驟S3，計算S-S型諧振補償拓撲結構的MCR-WPT系統的傳輸效率模型與S-P型諧振補償拓撲結構的MCR-WPT系統的傳輸效率模型相等時對應的負載阻抗值RL-Pi，并以此作為諧振電路切換點的負載阻抗值；當負載阻抗值RLRL-Pi時，通過切換開關切換成S-S型諧振補償拓撲結構的MCR-WPT系統進行電能傳輸；當負載阻抗值RLRL-Pi時，通過切換開關切換成S-P型諧振補償拓撲結構的MCR-WPT系統進行電能傳輸；
步驟S4，計算S-S型諧振補償拓撲結構的MCR-WPT系統的傳輸效率模型與S-P型諧振補償拓撲結構的MCR-WPT系統的傳輸效率模型分別達到最大值時對應的最優負載阻抗RL-ηMax；控制Buck-Boost變換器電路的占空比DBu-Bo，變換接收線圈等效輸入阻抗R'L使其等效為RL-ηMax，實現對MCR-WPT系統的最大效率追蹤；所述步驟S2中S-S型諧振補償拓撲結構的MCR-WPT系統的傳輸效率模型的計算方式如下：
利用基爾霍夫定律列出S-S型諧振補償拓撲結構的諧振電路模型的回路方程為：
其中，R1為發射線圈內阻；L1為發射線圈電感；C1為發射線圈諧振補償電容；為交流源；M為發射線圈與接收線圈之間的耦合系數；R2為接收線圈內阻；L2為接收線圈電感；C2為接收線圈諧振補償電容；RL為接收線圈的負載阻抗；ω為S-S型諧振補償拓撲結構的MCR-WPT系統工作角頻率，為發射側的回路電流；為接收側的回路電流；
當S-S型諧振補償拓撲結構的MCR-WPT系統諧振時有：
S-S型諧振補償拓撲結構的接收回路的反射阻抗Zref為：
S-S型諧振補償拓撲結構的MCR-WPT系統諧振時，S-S型諧振補償拓撲結構的發射端的輸入阻抗Zin為：
則S-S型諧振補償拓撲結構的MCR-WPT系統的傳輸效率ηSS為：
所述步驟S2中S-P型諧振補償拓撲結構的MCR-WPT系統的傳輸效率模型的計算方式如下：
利用基爾霍夫定律列出S-P諧振補償拓撲結構的諧振電路模型的回路方程為：
其中，R1為發射線圈內阻；L1為發射線圈電感；C1為發射線圈諧振補償電容；為交流源；M為發射線圈與接收線圈之間的耦合系數；R2為接收線圈內阻；L2為接收線圈電感；C2為接收線圈諧振補償電容；RL為接收線圈的負載阻抗；
ω為S-P型諧振補償拓撲結構的MCR-WPT系統工作角頻率，為發射側的回路電流；為接收側的回路電流；
S-P諧振補償拓撲結構的接收線圈反射到發射線圈的反射阻抗為：
當S-P諧振補償拓撲結構的發射線圈與接收線圈諧振時，反射阻抗為：
求得S-P諧振補償拓撲結構的發射端接收端電流表達式為：
此時S-P型諧振補償拓撲結構的MCR-WPT系統的傳輸角頻率為：
求出S-P型諧振補償拓撲結構的MCR-WPT系統的傳輸效率ηSP為：
所述步驟S3中諧振電路切換點的負載阻抗值RL-Pi的計算方式為：
令ηSS＝ηSP，則：
所述步驟S4中Buck-Boost變換器電路的占空比DBu-Bo的計算方式如下：
Buck-Boost變換器電路的等效阻抗RLeqr與占空比DBu-Bo的關系為：
其中RL為接收線圈的負載阻抗；
接收線圈的等效負載阻抗RL'與Buck-Boost變換器電路的等效阻抗RLeqr的關系為：
聯立公式(15)與公式(16)得到接收線圈的負載阻抗RL與接收線圈的等效負載阻抗RL'的關系為：
令：
RL'＝RL-ηMax；(18)
則：
所述步驟S4中，當系統為S-P型諧振補償拓撲結構的MCR-WPT系統時，控制Buck-Boost變換器電路的占空比DBu-Bo在30％-40％范圍內。
2.根據權利要求1所述的一種MCR-WPT系統的最大效率追蹤控制方法，其特征在于，所述S-S型諧振補償拓撲結構的MCR-WPT系統的傳輸效率模型達到最大值時對應的最優負載阻抗RL-ηMax-SS的計算方式如下：
在式(5)中S-S型諧振補償拓撲結構的MCR-WPT系統的傳輸效率模型ηSS對負載阻抗值RL求偏導得：
求得S-S型諧振補償拓撲結構的MCR-WPT系統的傳輸效率模型達到最大值時對應的最優負載阻抗RL-ηMax-SS為：
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