[发明专利]一种无线电能传输系统及其负载识别定位方法

权利要求书

1.一种无线电能传输系统，其特征在于：包括发射端和接收端，其中，发射端包括直流电源、电压电流采样电路、第一DSP控制器、高频逆变电路、有效值检测电路和原边补偿电路；所述电流电压采样电路与直流电源的输出端相连，采集系统的输入电压和电流，电流电压采样电路的输出端与第一DSP控制器的输入端连接，第一DSP控制器通过电压电流采样电路采集到的电压和电流值进行处理得到系统的输入功率；所述高频逆变电路是由4个开关管S₁、S₂、S₃和S₄组成的全桥逆变电路，4个开关管的门极与第一DSP控制器的输出端连接，第一DSP控制器产生高频逆变电路的驱动信号；所述原边补偿电路包括补偿电容C_S、原边发射线圈电感L_S并联补偿电容C_P，再与补偿电感L_P串联组成；所述有效值检测电路的输入端连接于电容C_S和电感L_S之间，有效值检测电路的输出端与第一DSP控制器的输入端连接；所述的接收端包括一组接收单元，每个接收单元包含副边补偿电路、整流电路、负载电路和第二DSP控制器；所述每个接收单元的副边补偿电路由补偿电容C_i和副边接受线圈电感L_i串联组成，所述整流电路采用模块化的不控全桥整流，所述负载电路由实际负载R_Li串联开关S_i3后与超级电容组C_ti并联，接着串联开关S_i2，之后与测试负载R_ti和开关S_i1组成的串联支路并联；

所述无线电能传输系统的负载识别定位方法，包括以下步骤：

(1)构建所述的一种无线电能传输系统；

(2)定义用于无线电能传输系统的参数，所述无线电能传输系统的参数包括，直流电源1的直流电压E，电流电压采样电路采集到的电流I和电压U，高频逆变电路3的输出电压有效值U_S，原边补偿电感L_P，补偿电容C_P和C_S，电感L_S，通过有效值检测电路4检测到的电流有效值I_S，副边电感L_i，补偿电容C_i，副边电感L_i上的电压有效值U_i，测试负载R_ti，实际负载R_Li，超级电容组C_ti，原边线圈和个副边线圈之间的互感M_i系统的谐振角频率ω，其中，L_i＝L₁,R_i＝R₁,C_i＝C₁,R_ti＝R_t1,M_i＝M₁,i为系统中实际负载的个数，采用LCC-S型的补偿拓扑结构，谐振角频率ω满足：

(3)通过第一DSP控制器检测电流电压采样电路中采集电流的I₀，记录此时系统稳态时的输入电流I₀，是否发生变化，如果发生变化，则转入下一步；

(4)通过第二DSP控制将每个接收端的三个开关的开关状态置为S＝[0,0,1]，通过第一DSP控制器采集系统输入电压U₁和输入电流I₁，并计算空载时的系统输入功率P₁＝U₁×I₁；

(5)通过第二DSP控制器调整所有接收端三个开关的开关状态为S＝[1,0,1]，此时每个接收端接入相等的测试负载R₁，同样通过电流电压采样电路采集系统此时的输入电流I₂和输入电压U₂，通过公式P₂＝U₂×I₂计算此时的系统输入功率，LCC-S型补偿拓扑中副边线圈的电压为

(6)通过有效值检测电路测量得到原边线圈电流有效值I_s，计算得到每个接收线圈的电压U_i，得到每个测试负载上的功率P₃；

(7)所有负载消耗的总功率由P₂-P₁得到，所以最终可得接收端的数量i：

(8)最后，通过第二DSP控制器将每个接收端的三个开关置为S＝[0,1,1]，此时实际负载和超级电容组接入电路，恢复正常供电。