一种负载在线识别的无线电能传输系统及负载识别方法技术方案

本发明专利技术公开了一种负载在线识别的无线电能传输系统及负载识别方法，适用于无线充电领域中使用，包括高频逆变器，原边基波能量发射模块，原边谐波能量发射模块，副边能量接收模块，系统负载，副边信号处理与发射模块，原边信号接收与处理模块以及选择开关。在系统正常输出电能时，选择开关断开，切出原边谐波能量发射模块，通过副边能量接收模块中的副边磁能拾取线圈接收来自原边基波能量发射模块中的能量并传递给负载；在需要进行负载动态识别时，选择开关闭合，切入原边谐波能量发射模块，通过提取并检测系统负载电流中的基波和谐波电流的含量和大小，依据叠加定理建立关于负载阻值和电抗的方程组，从而动态识别出负载性质及大小。采用谐波来进行负载识别，其步骤简单，能量利用率高，负载识别过程不对系统能量传输产生影响，对负载识别精度高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种无线电能传输系统，尤其适用于无线充电领域中使用的负载在线识别的无线电能传输系统及负载识别方法。
技术介绍
传统的电能传输方式即通过电缆等连接装置将电能从电网传送到用电设备。传统的电能传输需要供电设备和用电设备之间有直接的物理连接，而这种连接会因为经常性的受到摩擦和裸露在外而产生电火花或破损，这不仅大大缩短电气设备的使用寿命，并且严重威胁到供电的安全性，尤其在煤矿，水下等电气环境恶劣的场合，甚至会造成重大的安全事故。因而，在这种市场需求下，无线电能传输技术应运而生。无线电能传输技术，顾名思义，供电设备与用电设备之间不再需要电缆等电连接器相连接，很大程度上解决了传统电能传输技术的不足。目前研究最多的是基于电磁感应耦合原理的感应耦合电能传输(ICPT)技术。随着研究的深入，研究学者们逐渐关注到了感应耦合系统的负载适应性。但是，由于目前在无线电能传输领域中对功率、效率、系统稳定性以及系统建模等方面的研究都是基于负载已知的基础上，然而并非所有系统的负载均为已知，而且无线电能传输系统的负载存在可变和未知特性，负载的变化会使系统的工作频率发生漂移，偏离系统的谐振频率范围，使得系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种负载在线识别的无线电能传输系统，其特征在于：它包括直流电源(1)、高频逆变器(2)、原边基波能量发射模块(3)、原边谐波能量发射模块(4)、副边能量接收模块(5)、系统负载(6)、副边信号处理与发射模块(7)、原边信号接收与处理模块(8)、选择开关Ⅰ(9)和选择开关Ⅱ(10)；直流电源(1)与高频逆变器(2)的输入端相连接，高频逆变器(2)的输出端分别与原边基波能量发射模块(3)和原边谐波能量发射模块(4)的输入端相连接，原边基波能量发射模块(3)和原边谐波能量发射模块(4)与副边能量接收模块(5)分别构成基波和谐波能量无线传输通道，副边能量接收模块(5)与系统负载(6)相连接，将能量以无...

【技术特征摘要】
1.一种负载在线识别的无线电能传输系统，其特征在于：它包括直流电源(1)、高频逆变器(2)、原边基波能量发射模块(3)、原边谐波能量发射模块(4)、副边能量接收模块(5)、系统负载(6)、副边信号处理与发射模块(7)、原边信号接收与处理模块(8)、选择开关Ⅰ(9)和选择开关Ⅱ(10)；直流电源(1)与高频逆变器(2)的输入端相连接，高频逆变器(2)的输出端分别与原边基波能量发射模块(3)和原边谐波能量发射模块(4)的输入端相连接，原边基波能量发射模块(3)和原边谐波能量发射模块(4)与副边能量接收模块(5)分别构成基波和谐波能量无线传输通道，副边能量接收模块(5)与系统负载(6)相连接，将能量以无线的方式传递给系统负载(6)，副边信号处理与发射模块(7)用以采集系统负载(6)的瞬时电压和电流，并将检测到的信号通过无线的方式发送给原边信号接收与处理模块(8)，原边信号接收和处理模块(8)将采集到的信号转换成驱动信号控制高频逆变器(2)；其中原边基波能量发射模块(3)和原边谐波能量发射模块(4)并行连接在高频逆变器(2)的输出端，分别在基波频率和3次谐波频率下发生谐振，形成基波和三次谐波能量传输通道，根据作用在副边能量接收模块(5)上的感应电压和由副边信号处理与发射模块(7)检测出的负载电压和电流信号，建立关于负载阻值和电抗的方程组，从而计算出系统负载(6)的大小，再由原边信号接收和处理模块(8)将负载信息传递到高频逆变器(2)，通过驱动高频逆变器(2)进行后续的功率控制，电压调节等。2.如权利要求1所述的负载在线识别的无线电能传输系统，其特征是：所述高频逆变器(2)采用全桥逆变电路，以获得更大的功率输出。3.如权利要求1所述的负载在线识别的无线电能传输系统，其特征是：所述原边基波能量发射模块(3)由基波线圈电感La1、基波谐振补偿电容Cp1、基波电容C1和原边基波磁能发射线圈Lp1构成，原边基波磁能发射线圈Lp1与基波电容C1串联，再与基波谐振补偿电容Cp1并联，最后与基波线圈电感La1串联在高频逆变器(2)的输出端。4.如权利要求1所述的负载在线识别的无线电能传输系统，其特征是：所述原边谐波能量发射模块(4)由谐波线圈电感La3、谐波谐振补偿电容Cp3、谐波电容C3和原边谐波磁能发射线圈Lp3构成，原边谐波磁能发射线圈Lp3与谐波电容C3串联，再与谐波谐振补偿电容Cp3并联，最后与谐波线圈电感La3串联在高频逆变器(2)的输出端。5.如权利要求1所述的负载在线识别的无线电能传输系统，其特征是：所述副边能量接收模块(5)包括顺序连接的副边基波磁能拾取线圈Ls1、副边谐波磁能拾取线圈Ls3和副边补偿电容Cs1。6.如权利要求1所述的负载在线识别的无线电能传输系统，其特征是：所述的副边信号处理与发射模块(7)包括顺序连接的电压电流检测电路、芯片DSP1和射频发射模块RF1，电压电流检测电路用以检测系统负载(6)的电压电流相位及大小信息；原边信号接收与处理模块(8)包括顺序连接的射频接收模块RF2，接收射频发射模块RF1传递的负载信息，芯片DSP2和驱动电路，用以驱动逆变器来进行后续对高频逆变器(2)的功率控制和电压调节等。7.一种使用权利要求1所述系统的负载在线识别的无线电能传输负载识别方法，其特征在于步骤如下：a.断开选择开关Ⅰ(9)和选择开关Ⅱ(10)，切出原边谐波能量发射模块，高频逆变器...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏晨阳，朱文婷，陈锐，马念，刘利民，朱从，郭祥，孙彦景，陈俊，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32