【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线电能传输领域，且特别是有关于基于最大效率追踪算法的无线输电控制方法。
技术介绍
1、无线电能传输技术，或称无线充电技术具有灵活、可靠、安全等优点，在无人机、家电及电动汽车等领域应用越来越广泛。相比有线传输，采用无线传输最大的缺点就是效率低下，常用的导轨式的无线电能传输系统，发射端从结构上分为线圈阵列式轨道、分段式轨道、以及长轨式轨道(或称集中式轨道)等几种形式。无论负载侧为轻载还是重载，导轨中始终通入恒定电流，这样会导致在负载较轻时，轨道损耗占比较大，影响系统的能效。
2、为提升系统能效，一种方案可以从结构上入手，采用线圈阵列式轨道和分段式轨道，只有当负载运动到对应的位置才会将对应的线圈通电，当负载离开时，切断轨道的电源，一定程度上减小了电能传输的损耗。该方案的建设的成本会更高，控制策略会更加复杂，目前主要采用在导轨上安装传感器、或在负载和导轨上安装信号传输线圈的方法检测相关参数，感知负载的位置。
3、另一种方案是采用最大效率追踪(mept,maximum efficiency point tracking)的方法，通过控制算法，自动实现最大效率输出。现有的最大效率追踪方案，主要分为dc/dc网络进行阻抗匹配、调节补偿网络、调频控制等几种方式，需要在满足输出电压或者输出电流恒定的情况下，保持最大效率输出。
4、(1)dc/dc网络进行阻抗匹配
5、dc/dc电路，例如buck、buck-boost、boost等，在不考虑电路损耗时，输入阻抗和输出阻抗之间与占空比呈
6、(2)调节补偿网络
7、调节补偿网络的实质，是通过调节补偿网络中的电感、电容，实现阻抗匹配，使得补偿网络的固有频率始终追踪工作频率，从而实现最大效率输出，通常应用于13.56mhz这种超高频率下。在采用天线传递能量的场景，线圈的谐振频率随着线圈距离变化而变化，最大效率传输出现在谐振频率与开关频率相等的场景。
8、(3)调频控制
9、调频控制与调节补偿网络特性一致，都是实现开关频率和谐振频率的匹配，由于实际系统的补偿网络特性不同，可能会因调频而出现频率分叉的现象。
10、例如，参考文献1(dai x,li x,li y,et al.maximum efficiency tracking forwireless power transfer systems with dynamic coupling coefficient estimation[j].ieee transactions on power electronics,2018,33(6):5005-5015.)，图1为参考文献1中的方法电路示意图。如图1所示，参考文献1中的电路包括功率模组11和控制模组12，其中，功率模组11中包括前级电路和后级电路，两者通过线圈t耦合。功率模组11中的前级电路包括前级dc/dc变换模块111、dc/ac变换模块112、以及前级电路模块113，前级dc/dc变换模块111的两端分别连接前级输入电压vi、以及dc/ac变换模块112；dc/ac变换模块112的另一端连接前级电路模块113的一端；前级电路模块113的另一端连接线圈t的原边。功率模组11中的后级电路包括后级电路模块114、ac/dc变换模块115、以及后级dc/dc变换模块116，后级电路模块114的两端分别连接线圈t的副边、以及ac/dc变换模块115；ac/dc变换模块115的另一端连接后级dc/dc变换模块116的一端；后级dc/dc变换模块116的另一端作为输出端，输出电压vo。控制模组12采样输出电压vo，用于对前级dc/dc变换模块111进行动态调节恒压输出，以及对后级dc/dc变换模块116输出最优的占空比d，后级电路中的后级dc/dc变换模块116采用buck-boost电路作为阻抗匹配网络，当占空比d为最优占空比时则实现最大效率输出。考虑耦合系数会随线圈位置而发生变化的情况，参考文献1提出了一种通过电路的电压电流等电参数估测耦合系数的方法，在估测完耦合系数后，后级电路的后级dc/dc变换模块116直接给出最优匹配负载的占空比，从而实现最大效率追踪，前级电路的前级dc/dc变换模块111迅速调节输出电压恒定。
11、参考文献1中的方法避免了因扰动带来的动态性能较差的缺点，但是过分依赖对耦合系数计算准确度，一旦耦合系数估算误差较大则效率较低。
12、参考文献2(li h,li j,wang k,et al.a maximum efficiency point trackingcontrol scheme for wireless power transfer systems using magnetic resonantcoupling[j].ieee transactions on power electronics,2015,30(7):3998-4008.)，图2为参考文献2中的方法电路示意图，其中，如图2所示，参考文献2中的电路包括功率模组21和控制模组22，其中，功率模组21中包括前级电路和后级电路，两者通过线圈t耦合。功率模组21中的前级电路包括前级dc/dc变换模块211、dc/ac变换模块212、以及前级电路模块213，前级dc/dc变换模块211的两端分别连接前级输入电压vi、以及dc/ac变换模块212；dc/ac变换模块212的另一端连接前级电路模块213的一端；前级电路模块213的另一端连接线圈t的原边。功率模组21中的后级电路包括后级电路模块214、ac/dc变换模块215、以及后级dc/dc变换模块216，后级电路模块214的两端分别连接线圈t的副边、以及ac/dc变换模块215；ac/dc变换模块215的另一端连接后级dc/dc变换模块216的一端；后级dc/dc变换模块216的另一端作为输出端，输出电压vo。控制模组22采样输出电压vo，用于对前级dc/dc变换模块211进行动态调节恒压输出，后级电路的后级dc/dc变换模块216采用扰动观察法，对后级dc/dc变换模块216输出最优的占空比d，在前级电路的前级dc/dc变换模块211输入电压vi恒定的情况下，检测输入电流最小的情况，即为输入功率最小，输出效率最大，在保证最大效率输出的同时能够保证输出电压恒定。
13、参考文献2中的方法无需估算实时的耦合系数，但是需要进行实时的扰动追踪，在最大效率点处可能发生震荡，同时扰动追踪过程较长，动态性能略差。并且，现有方法中，对于耦合系数的估算存在效率低下或误差大等问题。
技术实现思路
1、本专利技术旨在提供一种基于最大效率追踪算法的无线输电控制方法，主要应用于无线电能传输领域，特别是无线输电控制的应用场景，由于发射端导线时刻通入恒定电流，线损较大会导致效率低下。采用最大效率追踪算法，可以实时追踪最大本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于最大效率追踪算法的无线输电控制方法，其特征在于，
2.基于最大效率追踪算法的无线输电控制方法，其特征在于，
3.如权利要求1或2所述的基于最大效率追踪算法的无线输电控制方法，其特征在于，步骤S4中，判断值f(d)的计算公式为：
4.如权利要求3所述的基于最大效率追踪算法的无线输电控制方法，其特征在于，
5.如权利要求3所述的基于最大效率追踪算法的无线输电控制方法，其特征在于，判断值f(d)的计算公式进一步简化为：
6.如权利要求1或2所述的基于最大效率追踪算法的无线输电控制方法，其特征在于，当判断值f(d)等于0时，无线输电控制实现最大效率输出。
7.如权利要求1或2所述的基于最大效率追踪算法的无线输电控制方法，其特征在于，所述恒压闭环控制为，调节逆变桥相位角做移相控制。
8.如权利要求1或2所述的基于最大效率追踪算法的无线输电控制方法，其特征在于，所述恒压闭环控制为，调节直流侧输入电压做调压控制。
9.如权利要求1或2所述的基于最大效率追踪算法的无线输电控制方法，其特征在于，
...【技术特征摘要】
1.基于最大效率追踪算法的无线输电控制方法，其特征在于，
2.基于最大效率追踪算法的无线输电控制方法，其特征在于，
3.如权利要求1或2所述的基于最大效率追踪算法的无线输电控制方法，其特征在于，步骤s4中，判断值f(d)的计算公式为：
4.如权利要求3所述的基于最大效率追踪算法的无线输电控制方法，其特征在于，
5.如权利要求3所述的基于最大效率追踪算法的无线输电控制方法，其特征在于，判断值f(d)的计算公式进一步简化为：
6.如权利要求1或2所述的基于最...
【专利技术属性】
技术研发人员：张佳伟，吴天红，马腾然，胡海兵，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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