【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线电能传输，具体而言，涉及一种磁耦合谐振式无线电能传输系统的负载参数估计方法。
技术介绍
1、无线电能传输技术无需电气连接就可以把电能由发射端传递到接收端，是一种利用电磁场特性进行能量传输的技术。其中磁耦合谐振式无线电能传输技术功率大、效率高，在电动汽车、无人机、生物医学设备等领域得到广泛应用。但在实际的应用场景中，由于发射端和接收端的电气隔离，发射端无法直接获取负载的电压和电流参数进行闭环控制，当线圈位置或负载阻抗变化时，会出现电能传输功率不稳定，效率下降的问题。
2、因此发射端如何快速、准确地获取负载电压和电流参数进行闭环控制实现电能的高效稳定传输是实现磁耦合谐振式无线电能传输系统实用化的关键。
3、针对磁耦合谐振式无线电能传输系统，通过文献归纳，现有的发射端获取负载参数的方法主要有：
4、（1）采用无线通信的方法，将负载的电压和电流参数通过无线通信的手段实时传递到发射端；
5、（2）设计开关电路切换拓扑结构，根据不同拓扑反馈的电路信息进行对比，计算线圈互感和负载阻抗，在发射端一侧估计负载电压和电流参数；
6、（3）建立复杂的数学关系对回路方程进行直接求解或采用迭代算法对中间变量如线圈互感和负载阻抗进行估算，进而估计出负载电压和电流参数，整个过程在发射端一侧完成。
7、上述方法中，方法（1）准确性高、实时性好，但增加了通信电路，提高了系统的硬件成本，同时也存在电磁干扰的问题；方法（2）设计开关电路，增加了系统的硬件成本，同时控制方法也较为
技术实现思路
1、本专利技术实施例提供一种磁耦合谐振式无线电能传输系统的负载参数估计方法，以至少解决了现有技术中磁耦合谐振式无线电能传输系统的负载参数估计方法成本高、电磁干扰大、控制方法复杂和工作条件受限的技术问题。
2、根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种磁耦合谐振式无线电能传输系统的负载参数估计方法。该方法可以包括：当直流输入电压经过逆变电路转化为高频交流电压作用于谐振回路，再经过整流滤波电路为负载供电时，采集发射端谐振腔的电压矢量和电流矢量的相位差，且判断相位差是否为零，其中，谐振回路包括发射端谐振腔和接收端谐振腔；当相位差非零时，基于自动调谐技术根据相位差的大小实时调整开关管驱动信号的频率，直到发射端谐振腔的电压和电流的相位差为零；当相位差为零时，采集发射端谐振腔的电压有效值和电流有效值，将电压有效值和电流有效值代入到回路方程计算谐振回路的谐振互感和接收端的负载阻抗；基于谐振互感、接收端的负载阻抗和发射端谐振腔的电流模值，得到接收端的负载的电压模值和电流模值。
3、可选地，所述谐振回路的谐振互感的表达式为：
4、
5、其中，为谐振回路的谐振互感，为发射端谐振腔的发射线圈的内阻，为发射端谐振腔的发射线圈的自感，为接收端谐振腔的接收线圈的自感；为发射线圈与接收线圈之间的互感，为与发射线圈串联的谐振电容，为与接收线圈串联的谐振电容，为接收端的负载阻抗，为发射端谐振腔的电压有效值，为发射端谐振腔的电流有效值，为磁耦合谐振式无线电能传输系统中的角频率，其与磁耦合谐振式无线电能传输系统的工作频率的关系为，为磁耦合谐振式无线电能传输系统的工作频率。
6、可选地，所述接收端的负载阻抗的表达式为：
7、
8、其中，为接收端的负载阻抗，为接收端谐振腔的接收线圈的内阻。
9、可选地，所述基于谐振互感、接收端的负载阻抗和发射端谐振腔的电流模值，得到接收端的负载的电压模值和电流模值，包括：将谐振互感和接收端的负载阻抗代入到回路方程中，得到电流传递系数；基于电流传递系数和发射端谐振腔的电流模值，得到接收端的负载的电流模值；基于接收端的负载的电流模值和接收端的负载阻抗，得到接收端的负载的电压模值。
10、可选地，所述电流传递系数的表达式为：
11、
12、其中，为电流传递系数。
13、可选地，所述基于电流传递系数和发射端谐振腔的电流模值，得到接收端的负载的电流模值的表达式为：
14、
15、其中，为接收端的负载的电流模值，为发射端谐振腔的电流模值。
16、可选地，所述基于接收端的负载的电流模值和接收端的负载阻抗，得到接收端的负载的电压模值的表达式为：
17、
18、其中，为接收端的负载的电压模值。
19、本专利技术的有益效果：本专利技术提出一种磁耦合谐振式无线电能传输系统的负载参数估计方法根据发射端谐振腔电压和电流的相位差大小实时调整工作频率，保持发射端谐振腔电压和电流相位一致，使系统处于谐振状态，在谐振状态下通过求解回路方程估计出负载电压和电流参数；该专利技术简单直观，易于理解，无需发射端和接收端之间的通信，降低了硬件成本，避免了电磁干扰问题，并且有较高的准确性和较强的实时性，便于工程应用。
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1.一种磁耦合谐振式无线电能传输系统的负载参数估计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述谐振回路的谐振互感的表达式为：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述接收端的负载阻抗的表达式为：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于谐振互感、接收端的负载阻抗和发射端谐振腔的电流模值，得到接收端的负载的电压模值和电流模值，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述电流传递系数的表达式为：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于电流传递系数和发射端谐振腔的电流模值，得到接收端的负载的电流模值的表达式为：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于接收端的负载的电流模值和接收端的负载阻抗，得到接收端的负载的电压模值的表达式为：
8.一种计算机系统，其特征在于包括：一个或多个处理器，计算机可读存储介质，用于存储一个或多个程序，其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现权利要求1所述的方
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于存储有计算机可执行指令，所述指令在被执行时用于实现权利要求1所述的方法。
10.一种计算机程序产品，其特征在于包括计算机可执行指令，所述指令在被执行时用于实现权利要求1所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种磁耦合谐振式无线电能传输系统的负载参数估计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述谐振回路的谐振互感的表达式为：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述接收端的负载阻抗的表达式为：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于谐振互感、接收端的负载阻抗和发射端谐振腔的电流模值，得到接收端的负载的电压模值和电流模值，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述电流传递系数的表达式为：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于电流传递系数和发射端谐振腔的电流模值，得到接收端的负载的电流模...
【专利技术属性】
技术研发人员：高田，贾烨涛，杨金康，高龙翔，董祥昱，侯静，羊彦，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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