一种应用于磁耦合无线充电传输系统的磁耦合机构位置自动对准方法技术方案

本发明专利技术提出了一种应用于磁耦合无线充电传输系统的磁耦合机构位置自动对准方法，属于无线充电系统技术领域。所述方法基于LCL‑S补偿拓扑建立磁耦合无线充电系统的电路模型，得到互感值与系统电路参数的函数关系，从而实现互感值的在线估计。在分析磁耦合机构的位置偏移与互感值的特性曲线基础上，结合在线估计的互感值，通过扰动观测法实现磁耦合机构位置的自对准。

An automatic position alignment method of magnetic coupling mechanism applied to magnetic coupling wireless charging transmission system

【技术实现步骤摘要】
一种应用于磁耦合无线充电传输系统的磁耦合机构位置自动对准方法
本专利技术涉及一种应用于磁耦合无线充电传输系统的磁耦合机构位置自动对准方法，属于无线充电系统

技术介绍
无线电能传输(WirelessPowerTransfer，WPT)技术作为近年来新兴的电能传输技术，由于其自动化且非接触特性，受到国内外科研机构和公司的密切关注。无线充电系统通过空间磁场将能量从发射线圈传输(原边部分)到接收线圈(副边部分)，经过接收端电路调节后实现非接触充电。基于磁耦合无线电能传输技术的理论及关键技术深入研究，极大地推动了该技术在电动车、便携式设备、医疗设备及特殊环境(易燃易爆)等广泛领域的应用进程。无线充电系统具备灵活性和便捷性特点，发射线圈(原边部分)和接收线圈(副边部分)不可避免的存在水平或者垂直偏移，从而导致位置的不对准。偏移影响系统传输功率和传输效率，严重情况将会导致系统效率较低或者无法正常工作。因此，磁耦合机构的位置对准技术是保证磁耦合无线充电系统高性能且可靠与稳定运行的关键技术之一。目前，国内外学者围绕发射线圈与接收本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于磁耦合无线充电传输系统的磁耦合机构位置自动对准方法，其特征在于，所述方法包括：/n步骤1：测量并记录磁耦合机构的接收线圈和发射线圈位置完全对准时的互感值M

【技术特征摘要】
1.一种应用于磁耦合无线充电传输系统的磁耦合机构位置自动对准方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1：测量并记录磁耦合机构的接收线圈和发射线圈位置完全对准时的互感值Ma，以互感值Ma作为接收线圈和发射线圈位置完全对准的依据；
步骤2：根据LCL-S补偿的磁耦合充电传输系统的拓扑结构，分别获取等效输入电阻Re、副边电路的阻抗Z2和反馈阻抗Zr的模型；
步骤3：测量原边电路的发射线圈中谐振电流有效值I1_rms、补偿电容两端电压Uc1_rms以及原边电路的发射线圈中谐振电流有效值I1_rms与补偿电容两端电压Uc1_rms之间的相位差α；
利用原边电路的发射线圈中谐振电流有效值I1_rms、补偿电容两端电压Uc1_rms以及原边电路的发射线圈中谐振电流有效值I1_rms与补偿电容两端电压Uc1_rms之间的相位差α确定系统传输到副边电路的有功功率P1，所述系统传输到副边电路的有功功率P1为：
P1＝I1_rmsUc1_rmscosα
步骤4：并利用步骤1获得的等效输入电阻Re、副边电路的阻抗Z2和反馈阻抗Zr的模型对互感值进行在线估计，获得在线估计的互感值为：



其中，ω为系统角频率；I1_rms为原边电路的发射线圈中谐振电流有效值；Ro为等效负载电阻；P1为系统传输到副边电路的有功功率；R1为原边线圈内阻；
步骤5：利用磁场仿真软件分析磁耦合机构偏移与互感值之间的关系，得到磁耦合机构的偏移与互感值关系曲线；
步骤6：结合步骤4获得的所述在线估计的互感值和步骤5获得的所述磁耦合机构的偏移与互感值关系曲线，利用扰动观测法控制可移动发射线圈，实现所述磁耦合无线充电传输系统的发射线圈与接收线圈的位置自动对准。


2.根据权利要求1所述自动对准方法，其特征在于，步骤1所述获取等效输入电阻Re、副边电路的阻抗Z2和反馈阻抗Zr的模型的具体过程为：
第一步：根据LCL-S补偿的磁耦合充电传输系统的拓扑结构，确定副边全桥整流/容性滤波电路的等效输入电阻Re的表达式为：



其中，通过实时采集副边的充电电流Io和充电电压Uo，计算Uo/Io可得等效负载电阻Ro；
第二步：根据LCL-S补偿的磁耦合充电传输系统的拓扑结构，确定副边电路的阻抗Z2表达式为：



其中，R2为副边线圈内阻，ω为系统角频率，L2为副边线圈自感和C2为副边谐振电容；
第三步：根据LCL-S补偿的磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋凯，李振杰，朱春波，杨光，董帅，魏国，逯仁贵，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23