專利名稱：電流型無線供電系統(tǒng)負(fù)載識別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線電能傳輸技術(shù)，具體地說，是一種電流型無線供電系統(tǒng)負(fù)載識別方法。
背景技術(shù)：
隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們對于便攜，安全，高效，環(huán)保等概念的要求越來越高。所謂無線電能傳輸技術(shù)(Wireless Power Transmission Technique)是指綜合利用現(xiàn)代電力電子能量變換技術(shù)、電路理論、微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電能從電源(電網(wǎng)或電池)通過軟介質(zhì)(如電場、磁場、微波、激光等)以非電氣接觸模式傳遞給用電設(shè)備，或用電設(shè)備通過軟介質(zhì)將能量回饋電源。是利用某種特殊設(shè)備將電源的電能轉(zhuǎn) 變?yōu)闊o線的方式進(jìn)行傳播，從而在沒有電纜連接情況下實(shí)現(xiàn)電能傳輸。感應(yīng)稱合電能傳輸技術(shù)(InductivelyCoupled Power Transfer),簡稱 ICPT 技術(shù)，是一種常見的無線電能傳輸技術(shù)，它通過電磁耦合以非接觸式方式向負(fù)載傳遞能量。如圖I所示，現(xiàn)有的ICPT系統(tǒng)一般由初級電路和拾取電路組成，初級電路設(shè)置有整流濾波電路、DC/DC變換電路以及高頻逆變電路，工頻電源經(jīng)過整流濾波電路后轉(zhuǎn)換為直流輸出，經(jīng)過DC/DC電路進(jìn)行電壓變換，然后由高頻逆變電路轉(zhuǎn)換為高頻交流電，高頻逆變電路輸出的高頻交流通過導(dǎo)軌線圈向外發(fā)射電能，拾取電路中設(shè)置有拾取機(jī)構(gòu)，利用空間磁場耦合拾取導(dǎo)軌線圈發(fā)射的能量，拾取機(jī)構(gòu)輸出的能量經(jīng)過功率調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)整，最后向用電設(shè)備提供能量。根據(jù)初級電路中輸入電源方式不同，現(xiàn)有的ICPT系統(tǒng)又分為電流型ICPT系統(tǒng)和電流型ICPT系統(tǒng)，所謂電流型ICPT系統(tǒng)是指電源的輸入端由直流電源Ed。和直流電感Ld。構(gòu)成，其輸入近似于一個電流源。如圖2所示，常見的電流型ICPT系統(tǒng)電路模型，電阻Rd。為直流電源的等效內(nèi)阻，開關(guān)元件Si、S2、S3和S4組成橋式高頻逆變電路，電阻Rp為發(fā)射線圈等效電阻，電阻Rs為拾取線圈的等效電阻，電阻&為負(fù)載電路的等效負(fù)載。實(shí)際上，作為一種供電系統(tǒng)，其負(fù)載往往具有很大的隨機(jī)性，對于電流型ICPT系統(tǒng)來說，負(fù)載的變化可能導(dǎo)致系統(tǒng)的功率傳輸能力、功率傳輸效率以及輸出品質(zhì)等性能下降。因此，必須動態(tài)識別負(fù)載的變化情況，使電流型ICPT系統(tǒng)爭對不同的負(fù)載進(jìn)入相應(yīng)的最佳功率傳輸階段。同時，借助于負(fù)載識別，原邊諧振電流恒流控制，輸出負(fù)載電壓恒壓控制以及工作頻率穩(wěn)頻控制均可容易實(shí)現(xiàn)。而ICPT系統(tǒng)的特點(diǎn)是負(fù)載通過空氣隔離的方式從原邊獲得能量，由于原、副邊沒有任何的電氣連接，所以難以將副邊的負(fù)載信息精確、快速的反饋到原邊。現(xiàn)有技術(shù)中主要采用兩種方式來實(shí)現(xiàn)負(fù)載識別一是采用無線通信技術(shù)，需要利用無線通信模塊，成本較高，而且高頻磁場的干擾降低了無線通信的可靠性；二是基于反射阻抗的辨識方法，通過采樣諧振電流、諧振電壓和諧振頻率來辨識負(fù)載大小，但由于檢測的變量較多，硬件電路的設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，而且任何一個量的測量誤差將導(dǎo)致最終辨識結(jié)果的不精確。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述缺陷，本發(fā)明提供一種電流型無線供電系統(tǒng)負(fù)載識別方法，在不使用無線通信模塊的基礎(chǔ)上，只測量一種參數(shù)即可實(shí)現(xiàn)負(fù)載大小的判別。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下
一種電流型無線供電系統(tǒng)負(fù)載識別方法，按照以下步驟進(jìn)行步驟I :搭建電路系統(tǒng)，所述電路系統(tǒng)包括直流輸入模塊、高頻逆變電路、原 邊諧振網(wǎng)絡(luò)、副邊諧振網(wǎng)絡(luò)以及負(fù)載電路，所述直流輸入模塊由直流電源和直流電感組成，所述高頻逆變電路為全橋逆變電路，所述原邊諧振網(wǎng)絡(luò)為發(fā)射線圈和原邊補(bǔ)償電容組成的并聯(lián)諧振回路、所述副邊諧振網(wǎng)絡(luò)為拾取線圈和副邊補(bǔ)償電容組成的串聯(lián)諧振回路；步驟2 :確定電路系統(tǒng)參數(shù)，所述電路系統(tǒng)參數(shù)包括直流電源電壓值Ed。、直流電源內(nèi)阻值Rd。、直流電感電感值Ld。、發(fā)射線圈電感值Lp、發(fā)射線圈等效電阻值Rp、互感系數(shù)M以及諧振角頻率ω，所述諧振角頻率ω與原邊諧振網(wǎng)絡(luò)的諧振角頻率和副邊諧振網(wǎng)絡(luò)的諧振角頻率均相等；步驟3 :測量直流電源電流值Idc ；
權(quán)利要求
1.一種電流型無線供電系統(tǒng)負(fù)載識別方法，其特征在于按照以下步驟進(jìn)行 步驟I :搭建電路系統(tǒng)，所述電路系統(tǒng)包括直流輸入模塊(I)、高頻逆變電路(2)、原邊諧振網(wǎng)絡(luò)(3)、副邊諧振網(wǎng)絡(luò)(4)以及負(fù)載電路(5)，所述直流輸入模塊(I)由直流電源和直流電感組成，所述高頻逆變電路(2)為全橋逆變電路，所述原邊諧振網(wǎng)絡(luò)(3)為發(fā)射線圈和原邊補(bǔ)償電容組成的并聯(lián)諧振回路、所述副邊諧振網(wǎng)絡(luò)(4)為拾取線圈和副邊補(bǔ)償電容組成的串聯(lián)諧振回路； 步驟2 :確定電路系統(tǒng)參數(shù)，所述電路系統(tǒng)參數(shù)包括直流電源電壓值Ed。、直流電源內(nèi)阻值Rd。、直流電感電感值La。、發(fā)射線圈電感值Lp、發(fā)射線圈等效電阻值Rp、互感系數(shù)M以及諧振角頻率ω，所述諧振角頻率ω與原邊諧振網(wǎng)絡(luò)(3)的諧振角頻率和副邊諧振網(wǎng)絡(luò)(4)的諧振角頻率均相等； 步驟3 :測量直流電源電流值Id。； 步驟4:根據(jù)
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電流型無線供電系統(tǒng)負(fù)載識別方法，其特征在于在高頻逆變電路(2)與直流輸入模塊(I)之間的回路上連接有電流采集電路(6)，該電流采集電路(6)的輸出端與微處理器(7)連接，利用微處理器(7)計(jì)算負(fù)載電路(5)的負(fù)載值RL。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電流型無線供電系統(tǒng)負(fù)載識別方法，其特征在于所述直流輸入模塊(I)設(shè)置有整流濾波電路和DC/DC變換電路，在整流濾波電路的輸入端連接工頻交流電源。
全文摘要
本發(fā)明公開一種電流型無線供電系統(tǒng)負(fù)載識別方法，其步驟包括搭建電路系統(tǒng)、確定電路系統(tǒng)參數(shù)、測量直流電源電流值、確定負(fù)載電路負(fù)載值，電路系統(tǒng)包括直流輸入模塊、高頻逆變電路、原邊諧振網(wǎng)絡(luò)、副邊諧振網(wǎng)絡(luò)以及負(fù)載電路，直流輸入模塊由直流電源和直流電感組成，原邊諧振網(wǎng)絡(luò)為并聯(lián)諧振回路、副邊諧振網(wǎng)絡(luò)為串聯(lián)諧振回路；電路系統(tǒng)參數(shù)包括Edc、Rdc、Ldc、Lp、Rp、M以及ω。其顯著效果是設(shè)計(jì)成本低，檢測誤差小，電路簡單，實(shí)施方便，通過測量直流電源電流值Idc即可確定負(fù)載電路的負(fù)載值RL，為原邊諧振電流恒流控制，輸出負(fù)載電壓恒壓控制以及工作頻率穩(wěn)頻控制提供了有效幫助。
文檔編號H02J17/00GK102969801SQ201210430540
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月1日
發(fā)明者王智慧, 孫躍, 蘇玉剛, 唐春森, 戴欣 申請人:重慶大學(xué)