[發(fā)明專利]一種耦合線圈參數(shù)化建模方法、系統(tǒng)、裝置及介質(zhì)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310053587.1
• 申請日: 2023-02-03
• 公開（公告）號: CN116306092A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周柯;肖靜;張冬冬;卓浩澤;祝文姬;韓帥;陳紹南;黃仁豪;陳衛(wèi)東;龔文蘭;吳曉銳;莫宇鴻;解浩男;武新章
• 申請（專利權(quán)）人: 廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院;廣西大學(xué)
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23
• 代理公司: 南寧東智知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 45117
• 代理人: 黎華艷

本發(fā)明公開了一種耦合線圈參數(shù)化建模方法、系統(tǒng)、裝置及介質(zhì)，包括：基于耦合線圈結(jié)構(gòu)，采集耦合線圈的結(jié)構(gòu)參數(shù)和電氣參數(shù)；基于耦合線圈的極坐標(biāo)系和結(jié)構(gòu)參數(shù)，獲取極坐標(biāo)系下耦合線圈任意點坐標(biāo)，確定極坐標(biāo)系下耦合線圈的結(jié)構(gòu)參數(shù)；基于耦合線圈電氣參數(shù)與極坐標(biāo)系下耦合線圈的結(jié)構(gòu)參數(shù)，構(gòu)建耦合線圈數(shù)學(xué)模型；對耦合線圈數(shù)學(xué)模型進(jìn)行驗證，判斷耦合線圈數(shù)學(xué)模型是否符合實際標(biāo)準(zhǔn)；重復(fù)直到符合輸出耦合線圈數(shù)學(xué)模型。本發(fā)明解決現(xiàn)有的耦合線圈建模方法以固定的線圈參數(shù)為建模依據(jù)的局限性，提高模型泛化能力；本發(fā)明以耦合線圈結(jié)構(gòu)參數(shù)與電氣參數(shù)進(jìn)行構(gòu)建模型，為平面圓形線圈的優(yōu)化設(shè)計和仿真建模提供新方法與思路。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線電能傳輸系統(tǒng)線圈優(yōu)化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種耦合線圈參數(shù)化建模方法、系統(tǒng)、裝置及介質(zhì)。

背景技術(shù)

無線電能傳輸技術(shù)已經(jīng)成為電力傳輸技術(shù)研究關(guān)注的焦點，而耦合線圈在電能傳輸過程中發(fā)揮著重要的作用，在很大程度上決定了無線電能傳輸系統(tǒng)的功率和效率。耦合線圈的內(nèi)徑、線徑、匝間距、匝數(shù)，以及線圈端口的結(jié)構(gòu)參數(shù)的差異，將會直接影響到發(fā)射與接收線圈之間的耦合程度，從而對系統(tǒng)的傳輸功率和傳輸效率造成影響。因此，關(guān)于線圈結(jié)構(gòu)參數(shù)對無線電能傳輸系統(tǒng)的影響一直是線圈優(yōu)化設(shè)計的重要方向。

現(xiàn)有的耦合線圈建模方法通常是根據(jù)電能傳輸系統(tǒng)需求通過計算所得的線圈參數(shù)，采用三維設(shè)計軟件建立線圈的結(jié)構(gòu)模型。其建模操作過程相對比較復(fù)雜，而且建立的線圈模型不易修改，可移植性差，不能重復(fù)應(yīng)用于線圈的優(yōu)化設(shè)計與仿真分析中，建模設(shè)計周期較長，同時不易應(yīng)用于線圈結(jié)構(gòu)及其端口參數(shù)的變化對線圈影響的有限元分析。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所述的一種耦合線圈參數(shù)化建模方法、系統(tǒng)、裝置及介質(zhì)，解決上述背景技術(shù)中提出的現(xiàn)有的耦合線圈建模操作過程相對比較復(fù)雜，而且建立的線圈模型不易修改，可移植性差，不能重復(fù)應(yīng)用于線圈的優(yōu)化設(shè)計與仿真分析中，建模設(shè)計周期較長，同時不易應(yīng)用于線圈結(jié)構(gòu)及其端口參數(shù)的變化對線圈影響的有限元分析的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種耦合線圈參數(shù)化建模方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：基于耦合線圈結(jié)構(gòu)，采集耦合線圈的結(jié)構(gòu)參數(shù)和電氣參數(shù)；

S2：基于耦合線圈的極坐標(biāo)系和結(jié)構(gòu)參數(shù)，獲取極坐標(biāo)系下耦合線圈任意點坐標(biāo)，確定極坐標(biāo)系下耦合線圈的結(jié)構(gòu)參數(shù)；

S3：基于耦合線圈電氣參數(shù)與極坐標(biāo)系下耦合線圈的結(jié)構(gòu)參數(shù)，構(gòu)建耦合線圈數(shù)學(xué)模型；

S4：對耦合線圈數(shù)學(xué)模型進(jìn)行驗證，判斷耦合線圈數(shù)學(xué)模型是否符合實際標(biāo)準(zhǔn)；若是，則輸出耦合線圈數(shù)學(xué)模型；若否，重復(fù)步驟S1-S3，直到符合。

優(yōu)選的，所述結(jié)構(gòu)參數(shù)包括相鄰線圈之間的距離w、線圈的起始端口到圓心的距離r、線圈匝數(shù)n、線圈結(jié)束端口到線圈端口末端之間的距離s、線圈輸入端口截面中心到輸出端口截面中心之間的距離d、線圈輸入輸出端口截面中心到線圈平面截面中心之間的距離t。

優(yōu)選的，所述電氣參數(shù)包括線圈損耗電阻R₀、線圈輻射電阻R_rad、線圈的匝數(shù)n、真空滲透率μ₀、系統(tǒng)角頻率ω、電導(dǎo)率σ、電磁波長λ、線圈的平均直徑L_avg、線圈總寬度W。

優(yōu)選的，所述步驟S3包括以下步驟：

S301：建立平面盤型線圈極坐標(biāo)系，求解線圈任意點坐標(biāo)表達(dá)式；

S302：建立平面盤型線圈電氣參數(shù)與線圈結(jié)構(gòu)參數(shù)的參量表達(dá)式，包括電阻表達(dá)式和電感表達(dá)式。

優(yōu)選的，所述步驟S302中的所述任意點坐標(biāo)的求取公式如下所示：