[发明专利]用于全方向无线电能传输系统的负载稳定功率控制方法

权利要求书

1.用于全方向无线电能传输系统的负载稳定功率控制方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1、构建目标函数及约束条件，确定负载线圈的方向；

步骤2、调整合成电流矢量方向，执行电流幅值控制，待电流稳定后，根据采样的直流电压和直流电流获得直流侧输入功率最大值；

步骤3、再次调整合成电流矢量方向，执行电流幅值控制，待电流稳定后，根据采样的直流电压和直流电流获得直流侧输入功率最小值；

步骤4、据步骤2和3确定的直流侧输入功率最大值与直流侧输入功率最小值，计算得到负载线圈接收到的最大功率，进一步计算得到该负载线圈位置处的互感平方和；

步骤5、根据步骤4得到的负载线圈位置处的互感平方和计算所需负载功率时的合成电流矢量幅值的大小，调整合成电流矢量方向，执行电流幅值控制，最终可以实现负载的定向稳定功率控制，保证负载线圈任意位置时的最大效率传输。

2.根据权利要求1所述的用于全方向无线电能传输系统的负载稳定功率控制方法，其特征在于，步骤1具体为：

步骤1，设定合成电流矢量幅值I为一定值I＝I_base，合成电流矢量方向为球坐标系上的仰角θ、方位角根据负载线圈方向检测原理：直流侧输入功率P_in最大时对应的合成电流矢量方向θ和即为负载线圈的方向θ^*和选择直流侧输入功率P_in的最大值作为优化目标，合成电流矢量的方向θ和为优化变量，构建目标函数及约束条件，如下所示：

执行极值搜索算法，得到目标函数的极大值点此时，θ^*和对应球坐标系上负载线圈的方向。

3.根据权利要求2所述的用于全方向无线电能传输系统的负载稳定功率控制方法，其特征在于，步骤2具体为：

保持合成电流矢量幅值I＝I_base，调整合成电流矢量方向θ＝θ^*和从而使第一次流入三相发射线圈的电流幅值分别为：

执行电流幅值控制，待电流稳定后，根据采样的直流电压和直流电流获得直流侧输入功率，此时直流侧输入功率P_in达到最大，表示为：

其中，P_coil为三相发射线圈的欧姆损耗；P_inv为三相逆变器的损耗；ω为系统工作角频率；I_base为给定的合成电流矢量幅值；R₄为负载线圈的寄生电阻；R_L为等效负载电阻；X₄为负载线圈的等效电抗；M₁₄、M₂₄、M₃₄分别表示各相发射线圈与负载线圈的互感。

4.根据权利要求3所述的用于全方向无线电能传输系统的负载稳定功率控制方法，其特征在于，步骤3具体为：

保持合成电流矢量幅值I＝I_base，调整合成电流矢量方向和从而使第二次流入三相发射线圈的电流幅值分别为：

执行电流幅值控制，待电流稳定后，根据采样的直流电压和直流电流获得直流侧输入功率，此时直流侧输入功率P_in达到最小，表示为：

P_{in_min}＝P_coil+P_inv (22)

其中，P_coil为三相发射线圈的欧姆损耗，P_inv为三相逆变器的损耗。