[发明专利]一种用于电动汽车无线充电系统最优效率的联合控制方法

权利要求书

1.一种用于电动汽车无线充电系统最优效率的联合控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

利用充电电压控制环路及充电电流控制环路调节二次侧整流器的移相角，以控制电池的充电电压及充电电流；

利用二次侧ZVS相角控制环路调节二次侧整流器的功角，以控制二次侧整流器的ZVS相角；

利用一次侧ZVS相角控制环路调节一次侧逆变器的移相角，以控制一次侧逆变器的ZVS相角；

实时检测一次侧逆变器的直流侧输入电压V₁及二次侧整流器的直流侧输出电压V₂，再根据一次侧逆变器的直流侧输入电压V₁及二次侧整流器的直流侧输出电压V₂确定系统当前工况，再通过扰动观测法调节一次侧逆变器的ZVS相角及二次侧整流器的ZVS相角，以自动寻找充电最优效率工作点；

利用二次侧ZVS相角控制环路调节二次侧整流器的功角，以控制二次侧整流器的ZVS相角的具体操作过程为：

二次侧ZVS相角控制环路根据前一时刻的二次侧整流器的移相占空比D_s及功角δ计算当前二次侧整流器ZVS相角的反馈信号然后将当前二次侧整流器的ZVS相角的反馈信号与二次侧ZVS相角的参考信号进行比较，得第二误差信号，然后将所述第二误差信号输入到PID调节器中，并将PID调节器的输出结果作为下一时刻二次侧整流器的功角δ，以调节二次侧整流器的ZVS相角；

利用一次侧ZVS相角控制环路调节一次侧逆变器的移相角，以控制一次侧逆变器的ZVS相角的具体操作过程为：

一次侧ZVS相角控制环路获取当前时刻一次侧逆变器ZVS相角的反馈信号然后将当前一次侧逆变器的ZVS相角的反馈信号与一次侧ZVS相角的参考信号进行比较，得第三误差信号，然后将所述第三误差信号输入到PID调节器中，并将PID调节器的输出结果作为下一时刻一次侧逆变器的移相占空比D_p，以调节一次侧逆变器的ZVS相角；

通过一次侧逆变器的控制器采样一次侧逆变器的直流侧输入电压V₁及直流侧输入电流I₁，通过二次侧整流器的控制器采样二次侧整流器的直流侧输出电压V₂及直流侧输出电流I₂，再通过通信技术，使一次侧逆变器的控制器与二次侧整流器的控制器相互交换各自采样的直流侧电压电流信息；一次侧逆变器的控制器和二次侧整流器的控制器根据一次侧逆变器直流侧输入电压V₁和直流侧输入电流I₁、二次侧整流器直流侧输出电压V₂和直流侧输出电流I₂、一次侧谐振网络的等效串联电阻R′₁和二次侧谐振网络的等效串联电阻R′₂，计算当前的电压增益K_cv及标幺化充电功率P_u，其中，当前的电压增益K_cv的计算公式为：

标幺化充电功率P_u的计算公式为：

其中，P₂为二次侧整流器直流侧实际输出功率，P_2max为二次侧整流器直流侧最大输出功率，P_2max的表达式为：

其中，ω₀为一次侧和二次侧谐振网络的谐振频率，M为一次侧和二次侧谐振线圈之间的互感量；

一次侧谐振网络的等效串联电阻R′₁和二次侧谐振网络的等效串联电阻R′₂的表达式分别为：

其中，R₁为一次侧谐振线圈和谐振电容的等效串联电阻，R₂为二次侧谐振线圈和谐振电容的等效串联电阻，R_dson1为一次侧逆变器开关管的导通电阻，R_dson2为二次侧整流器开关管的导通电阻；

一次侧逆变器的控制器和二次侧整流器的控制器根据电压增益K_cv及标幺化充电功率P_u通过下面的逻辑规则判断系统在ZVS条件下获得最小化损耗时所处的工况，即

当且时，则系统处于工况I；

当且时，则系统处于工况II；

当时，则系统处于工况III；

当且时，则系统处于工况IV；

当且时，则系统处于工况V。