[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

本發明屬于無線電能傳輸技術領域，具體涉及一種MCR?WPT系統的最大效率追蹤控制方法。本發明搭建可將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的MCR?WPT系統，計算S?S型諧振補償拓撲結構的傳輸效率與S?P型諧振補償拓撲結構的傳輸效率相等時對應的負載阻抗值，并以此作為切換點。同時控制Buck?Boost變換器電路的占空比，變換接收線圈等效輸入阻抗使其等效為使得系統的傳輸效率最大時的負載阻抗。本發明將無線電能傳輸系統在負載變化條件下的系統傳輸效率作為優化目標，采用諧振補償拓撲結構切換與自適應有源阻抗匹配相結合的方法對系統參數進行調節，能有效的對系統參數進行調節，提高傳輸效率，且具備控制簡單精確、匹配范圍廣的優點。

技術領域

本發明屬于無線電能傳輸技術領域，具體涉及一種MCR-WPT系統的最大效率追蹤控制方法。

背景技術

無線電能傳輸技術的發展歷史可以追溯到19世紀，該技術在歷史中的發展大致可以分為兩個時期。第一個發展時期與麥克斯韋和赫茲有關。詹姆斯·克拉克·麥克斯韋(James?Clerk?Maxwell)于1873年在其著作《論電和磁》中推演了著名的麥克斯韋方程式組，提出了能量可以以電磁波作為介質在自由空間內傳遞的觀點。隨后海因里希·魯道夫·赫茲(Heinrich?Rudolf?Hertz)在1888年通過實驗驗證了麥克斯韋方程組并證實了電磁波的存在。第二個發展時期與交流電之父特斯拉相關。尼古拉·特斯拉(Nikola?Tesla)于1890年提出通過電磁波在大氣電離層與地球地面之間構建電磁諧振能量傳輸空間的構想，最早地闡釋了無線電能傳輸的概念。盡管其構想最終沒有實現，但相關的想法與實驗對后來的專家學者起到了極大的啟發作用。磁耦合諧振式無線電能傳輸(MagneticallyCoupled?Resonant?Wireless?Power?Transfer，MCR-WPT)技術作為當今無線電能傳輸的一種新型技術，在傳統的無線電能傳輸技術的基礎上，實現了傳輸距離和傳輸效率的大幅提高，也解決了有線輸電線路短路等造成的安全問題，顯得更為安全高效，已經廣泛應用到手機、小型家電、電動汽車等領域的無線電能傳輸中。傳輸效率的高低會影響到系統硬件電路的設計甚至影響系統的安全狀態，因此常被視作無線電能傳輸系統的一個關鍵性指標，配置合適的MCR-WPT系統最大效率追蹤方法具有重要意義。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種MCR-WPT系統的最大效率追蹤控制方法，具體技術方案如下：

一種MCR-WPT系統的最大效率追蹤控制方法，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；所述諧振回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接收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接收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η_SS和S-P型諧振補償拓撲結構的MCR-WPT系統的傳輸效率模型η_SP；