基于导通角变换的动态无通信WPT恒压控制方法

本发明涉及无线电能传输，具体而言，尤其涉及一种基于导通角变换的动态无通信wpt恒压控制方法。

背景技术：

1、无线电能传输技术广泛应用于电动汽车、家用电器、电子和医疗设备等领域，它以维护成本低、可靠性高、防水性好等优点逐渐取代了一些传统的供电方式，具有深远的研究意义。当无线电能传输技术应用于水下设备时，可以减少现场auv的电池拆卸和组装过程中的时间，避免有线充电过程中插头拔插带来的安全问题以及海水腐蚀等问题。相比于陆地上的无线电能传输系统，水下环境易导致接收器发生偏移，导致充电过程发生波动，从而使设备的使用寿命降低。

2、目前在水下设备中应用的无线电能传输技术中，多采用恒压电路方法实现系统的恒压控制。恒压电路通过实时改变dc/dc电路占空比来实现调压功能，不仅需要复杂的控制过程实现，而且因需要在原有系统基础上额外增加恒压电路，使得系统成本增加。因此，当接收侧因水流影响而发生偏移时，有必要对如何简洁，低成本实现恒压控制策略进行研究，从而提升系统的性价比。

技术实现思路

1、鉴于现有技术的不足，本发明提供一种基于导通角变换的动态无通信无线电能传输(wireless power transmission，wpt)恒压控制方法。本发明主要利用电能传输系统的简化模型，通过计算简化模型的各级阻抗对电能传输过程中的参数进行辨识进而实现导通角的实时计算，并根据计算结果对电能传输系统进行恒压控制。

2、本发明采用的技术手段如下：

3、一种基于导通角变换的动态无通信wpt恒压控制方法，包括以下步骤：

4、建立待估计的无线电能传输系统的仿真模型，所述仿真模型包括发射端和接收端，所述发射端采用lcc拓扑，所述接收端采用s拓扑，通过发射端的发射线圈和接收端的接收线圈互感进行电能传输；

5、对所述仿真模型进行等效简化，包括将直流电压源与逆变电路表示为逆变器的输出电压，将整流侧负载表示为负载阻抗，从而生成等效电路模型；

6、根据待估计的无线电能传输系统对等效电路模型中的相关参数赋值，对系统进行参数识别，获得此时系统互感值；

7、根据参数辨识结果，进行导通角计算；

8、基于计算结果，调整逆变桥导通角度，实现系统负载侧恒压输出。

9、进一步地，所述等效电路模型包括发射端和接收端；

10、所述发射端包括等效交流电源u1、第一补偿电感l1、第一补偿电容c1、第一补偿电感内阻rl1、第二补偿电容cp2、发射线圈lp以及发射线圈内阻rlp，其中等效交流电源u1的正极连接第一补偿电感l1的一端，第一补偿电感l1的另一端连接第一通路和第二通路，第一通路上设置有第一补偿电容c1，第二通路上串联有第二补偿电容cp、发射线圈lp以及发射线圈内阻rlp，其第一通路和第二通路的另一端均通过第一补偿电感内阻rl1连接逆变器u1的负极；

11、所述接收端包括接收线圈ls、第三补偿电容cs、等效阻抗rl、接收线圈内阻rls，其中接收线圈ls的一端连接第三补偿电容cs，第三补偿电容cs的另一端连接等效阻抗r'l。

12、进一步地，维持恒压控制导通角α根据以下公式求解：

13、

14、

15、

16、其中，rl1表示第一补偿电感内阻，rlp表示发射线圈内阻，rls表示接收线圈内阻c1为第一补偿电容，r'l为等效阻抗，rl为接收端负载等效阻抗，m表示发射线圈与接收线圈之间的互感值，u2表示系统输出电压值，uin表示逆变桥前的直流电源电压值，ω表示角频率。

17、较现有技术相比，本发明具有以下优点：

18、1、本发明提供的导通角变换的动态无通信wpt恒压控制方法，可以省去传统恒压控制中的稳压电路，降低系统成本及复杂性。

19、2、本发明提供的导通角变换的动态无通信wpt恒压控制方法，使用了无通信的恒压控制方法，适用于水下无线电能传输系统。

20、基于上述理由本发明可在无线电能传输等领域广泛推广。

技术特征：

1.一种基于导通角变换的动态无通信wpt恒压控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于导通角变换的动态无通信wpt恒压控制方法，其特征在于，所述等效电路模型包括发射端和接收端；

3.根据权利要求2所述的一种基于导通角变换的动态无通信wpt恒压控制方法，其特征在于，维持恒压控制导通角α根据以下公式求解：

技术总结本发明公开了一种基于导通角变换的动态无通信WPT恒压控制方法，包括建立待估计的无线电能传输系统的仿真模型，所述仿真模型的发射端采用LCC拓扑和接收端采用S拓扑；对所述仿真模型进行等效简化；根据待估计的无线电能传输系统对等效电路模型中的相关参数赋值，并对系统进行参数识别，获得此时系统互感值；根据参数辨识结果，进行导通角计算；基于快速计算并改变导通角实现系统恒压输出。本发明通过计算维持恒压输出所需导通角实现动态恒压输出，并省去传统系统中的稳压电路，在满足无通信恒压控制同时，降低系统成本并简化控制过程。技术研发人员：郑忠玖,马艳鹏受保护的技术使用者：大连海事大学技术研发日：技术公布日：2024/11/7