[发明专利]一种四自由度双向无线电能传输系统双参数监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双向无线电能传输系统参数监测平台，尤其适用于对系统关键参数进行实时监测的能量双向流动的无线电能传输领域。

背景技术

双向无线电能传输系统由于其能够实现能量的双向流动，因而在1侧和2侧具有对等的拓扑，特别适用于电动汽车之间的无线供电。由于电动汽车车载电池的储能有限，当能量无线传输至另一电动汽车时，必须要有较高的功率因数和传输效率。而使系统能够在较高的功率因数和传输效率下进行能量互动，这与对影响系统功率因数和传输效率关键参数的实时监测密不可分。只有实时掌握影响系统功率因数和传输效率关键参数的动态变化才能做出相应的控制措施使得系统在运行过程中始终具有较高的功率因数和传输效率。

迄今为止，还未出现一种能够对系统关键参数进行实时监测的简单方法。目前，出现的参数监测方式大都是在需要监测的关键参数处装设检测装置，并通过通信设备传输监测参数。这无疑增加了系统的设计难度和复杂度，同时也增加了系统的总体技术成本和经济成本。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种四自由度双向无线电能传输系统双参数监测方法，对双向无线电能传输系统1侧控制器输出电压U_ab和2侧控制器输出电压U_cd的电压比和相角差变化进行实时监测。

技术方案：一种四自由度双向无线电能传输系统双参数监测方法，所述双向无线电能传输系统包括相对平行设置的1侧谐振线圈T_x和2侧谐振线圈R_x，所述谐振线圈T_x和R_x均为半径均为r的圆形线圈，线圈匝数均为N；所述双参数监测方法基于的监测平台包括串联的圆形监测线圈和监测电阻，所述圆形监测线圈设置在谐振线圈T_x和R_x中间位置，所述监测线圈的半径为(1/3～1/2)r，匝数n满足N:n＝3～5:1，监测电阻的阻值R满足R:ωL＝10～15:1，ω为系统的谐振角频率，L为监测线圈电感值；以所述谐振线圈T_x和谐振线圈R_x圆心连线的中点为原点，建立空间直角坐标系，监测线圈的位置为：沿x轴或z轴偏移，或以原点为中心绕z轴旋转偏移，或以原点为中心绕x轴旋转偏移；

所述双参数监测方法包括对双向无线电能传输系统1侧控制器输出电压U_ab和2侧控制器输出电压U_cd的电压比和相角差进行监测，包括如下步骤：

首先，根据监测平台的设置计算出监测线圈与谐振线圈T_x、R_x的互感分别为M₁和M₂；在双向无线电能传输系统运行时，控制U_cd保持在某一电压值，获取监测电阻两端的电压波形；然后以U_cd为基准，对电压波形进行傅里叶变换，得到所述监测电阻的电压相量其中θ为电压U_ab和电压U_cd之间的相角差，系数k₁＝ω²M₁C₁，系数k₂＝ω²M₂C₂，C₁、C₂分别为双向无线电能传输系统1侧和2侧的LCL型谐振网络中的电容值，并满足C₁＝C₂；

对所述电压相量进行处理：定义相量则相量的幅值λ为其相角；由于k₁＝k₂，则定义相量其幅值相量与B'的相角一致，则其中σ＝U_ab/U_cd，σ即为电压U_ab和电压U_cd的电压比；实时监测B'和λ的变化即可实现对相角差θ和电压比σ的变化的实时监测。

有益效果：本发明的一种四自由度双向无线电能传输系统双参数监测方法，对影响系统功率因数和传输效率的关键参数进行实时在线监测来掌握其动态变化，为系统在较高的功率因数和传输效率下进行能量互动提供了一定的保证。