[发明专利]一种无线电能传输系统及其负载识别定位方法

说明书

本发明公开了一种无线电能传输系统及其负载识别定位方法，基于LCC‑S型补偿拓扑结构下的，其步骤包括：提出并搭建多负载系统电路、确定系统参数、监测系统输入端电流，判断是否开始进行负载识别，通过调整副边的开关组合，实现实际负载与测试负载之间的切换，测量不同时刻的输入电压和电流并得到功率，进而得到实际负载的数量。本发明通过检测系统输入端电流是否发生变化，可以在系统任何初始状态开始进行负载识别，同时在系统稳定运行时检测输入电流可以监测是否有新的负载接入或是旧的负载切除，实现整个系统可以动态识别负载，提升了系统的动态性能；且无需额外的通讯装置，硬件成本低，仅在系统发射端进行测试就可以进行负载个数的动态识别。

技术领域

本发明涉及无线电能传输领域，具体涉及一种无线电能传输系统及其负载识别定位方法。

背景技术

无线电能传输技术的出现可有效克服传统有线供电方式的一系列缺点，如：设备移动灵活性差、环境不美观、容易产生接触火花、供电线暴露等，特别适用于移动设备、电动汽车、易燃易爆环境和水下、油田井下设备的安全供电。目前无线电能传输技术已经被广泛应用于诸多领域。随着无线电能传输技术的飞速发展，一对多的无线电能传输系统，即单个电能发射端与多个电能接收端组成的系统能够满足对多个负载同时充电的需求。

通常，在多负载的无线电能传输系统中，在发射端和接收端需要建立如蓝牙等的通信系统进行通讯才能将多个负载的状态实时发送给发射端，除了增加了系统设计的复杂度，还会增加设备成本。另外，对于多负载的无线电能传输系统大部分研究将所有负载等效为相同的负载来进行研究，虽然便于模型的建立，但实际运用中负载是不同的，因此所提出的方法不具有普遍性。并且，多数研究只能检测系统稳态时候的负载个数，不能解决负载发生动态切换时候的识别问题。此外，一些研究中采用开关投切的方式使得发射端采用断续的工作方式，检测不同时刻的发射功率来的得到负载的数量，发射端断续的方式导致接收端负载在发射端处于断开时发生功率跌落的情况，这影响了多负载无线电能传输系统的传输性能。

发明内容

本发明的目的为克服上述存在的问题，提出了一种无线电能传输系统及其负载识别定位方法，在不使用无线通讯模块的基础上，使用较低的硬件成本，实现多负载无线电能传输系统中负载个数的动态识别，适用于不同的负载的情况，具有普遍性，同时解决了负载端的功率跌落或充电断续问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种无线电能传输系统，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CS和电感LS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。

本发明还公开了一种无线电能传输系统负载识别定位方法，包括以下步骤：