[发明专利]一种LCC/S补偿无线电能传输系统双边解耦自适应调谐控制策略及实现装置

权利要求书

1.一种LCC/S补偿无线电能传输系统双边解耦自适应调谐控制策略及实现装置，该装置包括主电路部分、原边调谐控制电路部分和副边调谐控制电路部分，其特征在于：所述主电路部分包括直流电源U_dc、高频逆变电路、发射端LCC补偿网络、耦合器、接收端串联补偿网络、整流滤波电路、负载R_L′。其中，高频逆变电路的输入端连接直流电源U_dc，高频逆变电路的输出端连接发射端LCC补偿网络，LCC补偿网络输出端连接耦合器发射端，耦合器接收端连接串联补偿网络，串联补偿输出端连接整流滤波电路输入端，整流滤波输出端连接负载R_L′，发射端LCC补偿网络包括电感L₁，电容C₁和开关电容C_p，C_p可实现电容值的连续调节，一端连接LCC补偿网络的电感L₁和电容C₁，另一端与耦合器连接，接收端串联补偿网络包括开关电容C_s，两端分别连接耦合器接收端和整流滤波电路输入端。所述原边调谐控制电路包括信号采样处理电路、控制器和驱动电路，其中，信号采样处理电路输入端对逆变电路输出电流进行采样，输出端与控制器连接，控制器连接驱动电路，驱动电路输出端分别连接逆变电路和开关电容C_p的开关管。所述副边调谐控制电路包括信号采样处理电路、控制器和驱动电路，其中，信号采样处理电路输入端对接收线圈电流进行采样，输出端与控制器连接，控制器连接驱动电路输入端，驱动电路输出端与开关电容C_s开关管相连。

2.如权利要求1所述的一种LCC/S补偿无线电能传输系统双边解耦自适应调谐控制策略及实现装置，其特征在于：所述控制策略包括原边调谐控制策略与副边调谐控制策略。其中原边调谐控制策略将逆变输出端电流i_in的采样信号与逆变驱动信号v_inv进行同步单位正弦化处理后，执行零相角(Zero Phase Angle,ZPA)控制策略得到控制指令v_t，v_t与载波信号v_p′经过比较器输出PWM信号，通过驱动电路放大后反馈控制C_p的大小，实现原边的自适应调谐过程；副边调谐控制策略通过对电流i_s进行采样并计算其有效值，然后经过双步长扰动观测算法得到调制信号v_r，v_r与同步载波信号v_s比较后得到开关电容的控制信号，经驱动电路放大后对C_s进行调节，实现副边的反馈调谐控制。

3.如权利要求2所述的一种LCC/S补偿无线电能传输系统双边解耦自适应调谐控制策略及实现装置，其特征在于：所述同步单位正弦化处理将信号i_in经过零检测后生成同步方波信号，并作用于外部重置积分器，该积分器在方波信号的每个上升沿处重置为0，由此可同步生成与i_in同频率的锯齿波信号，经过系数放大使得锯齿波幅值为2π，再经过正弦(或余弦)运算得到标准的单位幅值正弦波信号i′_in，同理对v_inv处理可生成单位正弦波信号v′_inv。此时信号i′_in和i_in，v′_inv和v_inv分别具有固定相差(如同步或正交)，若i′_in和v′_inv相位相差θ，则可分别表示为

其中ω为系统工作角频率，θ∈[-0.5π,0.5π]。