[发明专利]动态无线电能传输系统及其预测控制方法

说明书

本发明涉及动态无线电能传输系统及其预测控制方法，该动态无线电能传输系统包括原边和副边，所述原件由若干个分段式能量发射装置组成，每套发射装置的能量发射设备包括一个逆变器、一个初级补偿网络和一个发射线圈；所述副边包括一套能量接收设备，能量接收设备包括一个能量接收线圈、一个次级补偿网络、一个整流电路、一个DC/DC电路和一个控制器；所述整流电路将能量发射装置传过来的高频交流电转换成直流电，控制器用于控制DC/DC电路从而控制系统功率提升系统效率，最后能量传输给负载。本发明预测控制方法，相对于传统的PID控制，能够提高系统的跟随性，快速性，并且能够降低超调量，增加系统的稳定性。

技术领域

本发明涉及动态无线电能传输系统，具体地指一种动态无线电能传输系统及其预测控制方法。

背景技术

由于环境污染问题以及石油资源问题，电动汽车行业开始复苏。相对于燃油车，电动汽车具有零排放、降低噪声污染、汽车部件少、可靠性高等优势，其类型主要分为纯电动、燃料电池和混合动力型。由于电动汽车在私家车以及公共交通等领域的迅速应用，所涉及的电池充电技术成为电动汽车的重要基础支撑系统，也是电动汽车产业化和商业化过程的重要环节。

在这种背景下，电动汽车电池充电技术得到非常迅速的发展。现阶段电动汽车的电池充电方式主要为接触式的充电方式，这样的充电方式便利性较差，并且还存在着一定的安全隐患。相比于传统的充电方法，无线充电方式可以解决传统传导式充电面临的接口限制、安全等问题，该技术将会逐渐发展成为电动汽车主要充电方式。根据电动汽车的行驶状态，无线充电技术主要有静态无线充电和动态无线充电两种形式。静态无线充电要求电动汽车处于静止状态，存在着固定充电地点和时间的限制。为了进一步解决电动汽车的电池容量和续航里程等问题，动态无线充电技术应运而生。

而传统的PID难以做到快速控制，跟随性较慢，所以为了克服这些缺点，采用预测控制，可以提高系统的跟随性，快速性，增加系统的稳定性。

发明内容

本发明目的在于克服上述现有控制技术的不足而提供一种动态无线电能传输系统及其预测控制方法，该预测控制方法能够提高系统的快速性，稳定性和跟随性。

实现本发明目的采用的技术方案是：一种动态无线电能传输系统，该动态无线电能传输系统包括原边和副边，所述原件由若干个分段式能量发射装置组成，每套发射装置的能量发射设备包括一个逆变器、一个初级补偿网络和一个发射线圈；所述副边包括一套能量接收设备，能量接收设备包括一个能量接收线圈、一个次级补偿网络、一个整流电路、一个DC/DC电路和一个控制器；所述整流电路将能量发射装置传过来的高频交流电转换成直流电，控制器用于控制DC/DC电路从而控制系统功率提升系统效率，最后能量传输给负载。

进一步地，所述DC/DC电路由BUCK电路组成，用于调节功率的作用，并且在汽车行驶过程中，保证最大的功率的传输。

进一步地，所述控制器由采样模块，预测控制器和带保护的IGBT驱动模块构成。

进一步地，所述DC/DC电路包括输入电流源、输入滤波电容、DC/DC变换器的IGBT、二极管、电感、电容和负载。

此外，本发明还提供一种上述动态无线电能传输系统的预测控制方法，该方法包括：

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。

附图说明