[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

说明书

本发明公开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，具体为：S1、构建目标函数及约束条件；S2、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；S3、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；S4、据S2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；S5、计算所需负载功率时的合成电流矢量幅值的大小。该方法能够保证负载在全方向WPT系统附近的任何位置都能接收到稳定的可控功率流，避免了向没有负载的区域传输功率，从而减少了不必要的电力传输，提高了系统的传输效率。

技术领域

本发明属于无线电能传输技术领域，具体涉及一种用于全方向无线电能传输系统的负载稳定功率控制方法。

背景技术

无线电能传输(Wireless Power Transfer,WPT)技术作为一种新型的充电技术，具有操作简便、安全性高以及适应相对恶劣条件等优点。近年来，WPT技术发展迅速，并已逐步应用于手机、智能手表、平板电脑和笔记本电脑等消费电子产品领域中。然而，对于这些消费电子产品的无线充电，都是采用传统“贴板式”的充电方式，使用时必须将充电设备紧贴于充电面板上，使置于设备内的负载线圈与充电板上的发射线圈严格对准，极大地限制了其便捷性和用户满意度。

为了打破这些限制，人们逐步探索和研究了全方向WPT技术，这种技术是对基于能量单向流动的“贴板式”WPT技术的改进，它可以在无线充电过程中获得较高的自由度，降低充电设备的位置灵敏度。其中，基于三相正交发射线圈的全方向WPT系统具有结构简单、易于控制的特点，正被广泛研究，该系统通过采用励磁电流控制方法，可以为发射线圈外一定范围内任意位置的负载线圈进行无线功率传输。但是，针对全方向WPT系统，随着充电设备位置在空间中的变化，必然会产生发射线圈与负载线圈的偏移，这种偏移会使得线圈间的互感发生变化，直接影响着系统的传输功率和效率，因而无法为充电设备提供稳定、高效的电能。为此，需要一种全方向WPT系统的输出控制方法，满足充电设备位置不固定时系统的稳定功率控制，在空间一定范围内为充电设备提供稳定、高效的电能，来提高无线输电系统应用的灵活性、可靠性。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于全方向无线电能传输系统的负载稳定功率控制方法，能够保证负载在全方向WPT系统附近的任何位置都能接收到稳定的可控功率流，避免了向没有负载的区域传输功率，从而减少了不必要的电力传输，提高了系统的传输效率。

本发明所采用的技术方案是，用于全方向无线电能传输系统的负载稳定功率控制方法，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。

本发明的特征还在于，

步骤1具体为：