【技术实现步骤摘要】
电场耦合式水下无线电能传输系统最大效率跟踪方法
本专利技术属于无线电能传输
，具体涉及一种电场耦合式水下无线电能传输系统最大效率跟踪方法。
技术介绍
当今，大规模海下智能系统和军事设施(例如：水下传感器、海洋监控系统以及自主水下航行器(AUVs))建设以及长期运行维护面临的重大技术挑战是缺少安全和可靠的能源供应。尤其是深海条件下，相比其它电能传输方式(更换电池、电缆)，无线电能传输系统具有高可靠性和高安全性的显著优势，更适合应用于自主水下航行器或者其它水下平台。因此，海下无线电能传输系统关键技术的研究对于国家实现“海洋强国”战略具有至关重要的作用。海洋环境是一个复杂多变的环境。海洋中的温度、盐度以及天气等因素将会直接影响海下无线电能传输系统的安全运行。例如，由于外界环境或者水下航行器自身移动所导致的无线电能传输系统发射端线圈和接收端线圈的角度或者距离发生变化时，海下无线电能传输系统的电能传输将会受到很大影响。因此，如何实现无线电能传输系统稳定和安全运行是水下无线电能传输系统需要解决问题的关键所在。在海下环境中，...
【技术保护点】
1.电场耦合式水下无线电能传输系统最大效率跟踪方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：/n步骤1、建立电场耦合式水下无线电能传输系统的耦合电容模型，实现对基于水介质的耦合电容的模拟；/n步骤2、构造电场耦合式水下无线电能传输系统的无线电能传输单元的等效电路模型，从而计算最大能量传输效率情况下等效输出电阻，寻找最大能量传输效率情况下等效输出电阻和耦合电容之间的关系，从而通过检测耦合电容值构建最大能量传输效率；/n步骤3、通过所检测到的耦合电容值实时调整发射端全桥逆变电路的开关频率和接收端全桥整流电路的移相角，从而实现无线电能传输系统的最大能量传输效率跟踪。/n
【技术特征摘要】
1.电场耦合式水下无线电能传输系统最大效率跟踪方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1、建立电场耦合式水下无线电能传输系统的耦合电容模型，实现对基于水介质的耦合电容的模拟；
步骤2、构造电场耦合式水下无线电能传输系统的无线电能传输单元的等效电路模型，从而计算最大能量传输效率情况下等效输出电阻，寻找最大能量传输效率情况下等效输出电阻和耦合电容之间的关系，从而通过检测耦合电容值构建最大能量传输效率；
步骤3、通过所检测到的耦合电容值实时调整发射端全桥逆变电路的开关频率和接收端全桥整流电路的移相角，从而实现无线电能传输系统的最大能量传输效率跟踪。
2.根据权利要求1所述的耦合电容式水下无线电能传输系统最大效率跟踪方法，其特征在于，所述步骤1中电场耦合式水下无线电能传输系统的耦合电容模型具体结构为：包括通过耦合电容连接的全桥逆变电路和全桥整流电路，全桥逆变电路中，Vin为无线电能传输系统电源，S11～S14为全桥逆变电路四个功率开关管，其中S11和S14组成一个桥臂，S12和S13组成一个桥臂；
耦合电容中，P1～P4为构成耦合电容的四块金属板，其中，P1和P4为发射端金属板，P2和P3为接收端金属板；
全桥整流电路中，S21～S24为全桥整流电路的四个功率开关管，其中，S21和S24组成一个桥臂，S22和S23组成一个桥臂；
LP为原边谐振网络的谐振电感，谐振电感LP连接于功率开关管S11和发射端金属板P1之间，LS为副边谐振网络的谐振电感，谐振电感LS连接于接收端金属板P2和功率开关管S21之间；
整个结构由电池Vbattery供电。
3.根据权利要求2所述的耦合电容式水下无线电能传输系统最大效率跟踪方法，其特征在于，所述步骤2中耦合电容的等效电路具体如下：
设耦合电容原边的等效电容为CP，等效电压为VP，等效电流为IP；将耦合电容的原边等效为一个电流源，等效电流源的电流为I＝jωCMVS，设耦合电容的副边等效电容为CS，等效电压为VS，等效电流为IS，将耦合电容的副边等效为一个电流源等效电流源电流为I＝jωCMVP；
电容耦合系数kc和耦合电容CM存在的关系用下面的公式表示为：
4.根据权利要求3所述的耦合电容式水下无线电能传输系统最大效率跟踪方法，其特征在于，所述步骤2中...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨磊，马力，同向前，谢超然，张元启，简家乐，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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