[发明专利]动态无线电能传输系统及其预测控制方法

权利要求书

1.一种动态无线电能传输系统的预测控制方法，其特征在于：根据道路上铺设的检测线圈，检测当前电动汽车的到来，以此时刻为零时刻，并将时间信息通过车联网发送到电动汽车上去，根据车速和与时间间隔，来判断汽车相对于能量发射端线圈的位置，从而确定耦合因子大小，而耦合因子会影响DC/DC电路的输入电流i_in，从而推导出输入电流i_in大小，将输入电流i_in分成三个区间，在三个区间内分别取均值，在采样时刻的到来，判断输入电流i_in的大小，对其建立分段预测方程，构造有约束条件的价值函数，计算出最优的占空比，作用于系统，完成一步预测控制，在下一时刻采样时，重复上述步骤；

所述构造有约束条件的价值函数包括：

对副边的DC/DC电路进行数学建模，并考虑前级的滤波电容，在开关管开通和关断的时间段，分别建立数学模型；

选择为系统的状态变量，C1为输入滤波电容、C2为DC/DC电路的电容，R为DC/DC电路的电阻，L为DC/DC电路的电感，i_in、u_C1、i_L和u_C2分别表示输入电流、输入滤波电容上的电压、DC/DC电路的电感电流和电容电压；

在开关管导通时，状态方程如公式(1)所示：

在开关管关断时，状态方程如公式(2)所示：

离散状态方程为：

d为IGBT的占空比，将占空比引入到状态方程里，得到平均状态方程：

DC/DC数学模型存在非线性量x(k)d特点，将其线性化，生成一个线性的分段仿射系统：

x(k+1)＝A_ix(k)+B_id+F_i,d_i≤d≤d_i+1,i＝1…n (5)

线性化的过程如下：

将占空比d从0-1划分为i+1个区域，按照公式(6)做近似化处理：

将式(6)带入分段仿射系统公式(5)中，得到式(7)：

再将式(7)带入分段仿射系统公式(5)中，得到式(8)：

求出平均模型在占空比d_i和d_i+1时的稳态工作点，I₃为三维单位矩阵：

再通过分段仿射系统的式(5)求出在占空比d_i和d_i+1时的状态：

联立(9)和(10)：

推导出：

其中，

确定了A_i，B_i和F_i之后，得到公式(13)：

上式中，x(k)是状态量；d(k)是控制输入量；y_c(k)是被控输出量；y_b(k)是约束输出量；A，B，F，C_c和C_b是相应的系数矩阵，i_L为系统的被控输出量，u_C1为系统的约束输出量，i_L和u_C1表示DC/DC电路的电感电流和输入滤波电容上的电压。