目标工作频率获取方法、系统、装置、计算机设备和介质制造方法及图纸

本申请涉及一种目标工作频率获取方法、系统、装置、计算机设备和介质。所述方法包括：控制供能电路向耦合谐振电路输入不同工作频率的谐波信号；获取耦合谐振电路在不同工作频率的谐波信号下的不同输出参数；每一工作频率对应一组输出参数；根据输出参数确定耦合谐振电路中的谐振参数；获取耦合谐振电路中原边补偿电路的原边等效输入阻抗表达式；根据谐振参数对原边等效输入阻抗表达式求解，得到目标谐振频率；将目标谐振频率作为供能电路的目标工作频率，控制所述供能电路输出所述目标工作频率的供能信号。采用本方法能够实现系统输出功率的最大化，使得整个无线电能传输系统稳定而高效进行电能传输。

【技术实现步骤摘要】
目标工作频率获取方法、系统、装置、计算机设备和介质
本申请涉及无线电能传输
，特别是涉及一种目标工作频率获取方法、系统、装置、计算机设备和介质。
技术介绍
无线电能传输(wirelesspowertransfer，PWT)，又称为无接触式电能传输(contactlesspowertransfer，CPT)，是一种电能从电源到负载没有经过电气直接传输的能量传输方式。无线电能传输作为一种更为灵活、方便、安全的能量传输方式，受到国内外的广泛关注。迄今为止，根据能量传输原理和距离的不同，无线电能传输方式可以分为三类：电磁感应式、微波式以及磁耦合谐振式。其中，磁耦合谐振式无线电能传输方式因其传输距离远且无辐射的优点，在人们日常生活中得到了广泛的应用。磁耦合谐振式无线电能传输系统是非线性多参数交叉影响的耦合系统，任意一个参数的改变或偏移都会引起系统谐振频率的改变，对系统的传输性能产生影响。而磁耦合谐振式无线电能传输系统的高效传输主要取决于系统能否工作在谐振状态，即系统工作频率与谐振频率是否一致。传统的频率跟踪控制是通过锁相环或者扰动观察法实现频率跟踪，但上述方式均存在频率跟踪可靠性低，无法实现系统稳定高效工作。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种目标工作频率获取方法、系统、装置、计算机设备和介质。一种目标工作频率获取方法，应用于无线电能传输系统，所述无线电能传输系统包括供能电路、耦合谐振电路、检测电路、负载电路以及处理器，所述耦合谐振电路与所述供能电路、所述检测电路以及所述负载电路连接，所述处理器与所述供能电路以及所述检测电路连接，所述方法包括：控制所述供能电路向所述耦合谐振电路输入不同驱动工作频率的谐波信号；获取所述耦合谐振电路在所述不同驱动工作频率的谐波信号下的不同输出参数；其中，每一所述驱动工作频率对应一组所述输出参数，所述输出参数包括原边输出电压谐波分量、原边电感电流谐波分量、副边电感电流谐波分量、副边输出电流谐波分量、副边负载电压谐波分量；根据所述输出参数确定所述耦合谐振电路中的谐振参数；其中，所述谐振参数包括原边等效内阻、副边等效内阻、负载等效电阻、原边串联电容、副边并联电容、原边电感、副边电感、原副边互感；获取所述耦合谐振电路中原边补偿电路的原边等效输入阻抗表达式；其中，所述原边等效输入阻抗表达式是关于所述耦合谐振电路中谐振频率的表达式；根据所述谐振参数对所述原边等效输入阻抗表达式求解，得到目标谐振频率；将所述目标谐振频率作为所述供能电路的目标工作频率，控制所述供能电路输出所述目标工作频率的供能信号。在其中一个实施例中，所述根据所述谐振参数对所述原边等效输入阻抗表达式求解，得到目标谐振频率，包括：获取所述原边等效输入阻抗表达式的虚部表达式；将所述谐振参数输入所述虚部表达式，并令所述虚部表达式等于0，求解得到所述目标谐振频率。在其中一个实施例中，所述将所述谐振参数输入所述虚部表达式，并令所述虚部表达式等于0，求解得到所述目标谐振频率，包括：将所述谐振参数输入所述虚部表达式，令所述虚部表达式等于0时，求解得到所述谐振频率，以及所述谐振频率的求解个数；若所述求解个数为1，则将求解得到的所述谐振频率作为所述目标谐振频率；若所述求解个数大于1，则将求解得到的所述谐振频率中的最大值作为所述目标谐振频率。在其中一个实施例中，所述根据所述输出参数确定所述耦合谐振电路中的谐振参数，包括：根据基尔霍夫电压定律构建所述耦合谐振电路的T型等效电路中至少两个闭合回路的电压参数方程；分别将每组所述输出参数输入所述电压参数方程，联列方程求解得到所述谐振参数。在其中一个实施例中，所述获取所述耦合谐振电路中原边补偿电路的原边等效输入阻抗表达式，包括：获取所述耦合谐振电路的互感型等效电路中原边补偿电路的原边等效阻抗表达式，以及副边补偿电路的副边等效阻抗表达式；在所述互感型等效电路中，基于基尔霍夫电压定律构建互感电压参数方程；根据所述互感电压参数方程，得到所述副边补偿电路折射到所述原边补偿电路的反射阻抗表达式；获取所述原边等效阻抗表达式和所述反射阻抗表达式之和，得到原边等效输入阻抗表达式。在其中一个实施例中，所述控制所述供能电路向所述耦合谐振电路输入不同驱动工作频率的谐波信号，包括：控制所述供能电路以预设时间间隔的向所述耦合谐振电路输入至少5个不同驱动工作频率的谐波信号。一种无线电能传输系统，所述系统包括：供能电路、耦合谐振电路、负载电路、带通滤波器、电流传感器、电压传感器以及处理器；其中，所述耦合谐振电路与所述供能电路、所述带通滤波器、所述电流传感器、所述电压传感以及所述负载电路连接；所述供能电路用于向所述负载电路提供不同驱动工作频率的谐波信号；所述耦合谐振电路用于响应所述不同驱动工作频率的谐波信号；所述负载电路用于接收所述供能电路提供的供能信号；所述带通滤波器对所述耦合谐振电路中的电流、电压信号进行滤波；所述电流传感器和所述电压传感用于测量得到所述耦合谐振电路中响应所述不同驱动工作频率的谐波信号的不同输出参数；其中，每一所述驱动工作频率对应一组所述输出参数，所述输出参数包括原边输出电压谐波分量、原边电感电流谐波分量、副边电感电流谐波分量、副边输出电流谐波分量、副边负载电压谐波分量；所述处理器用于控制所述供能电路向所述耦合谐振电路输入不同驱动工作频率的谐波信号；获取所述耦合谐振电路在所述不同驱动工作频率的谐波信号下的不同输出参数；根据所述输出参数确定所述耦合谐振电路中的谐振参数；其中，所述谐振参数包括原边等效内阻、副边等效内阻、负载等效电阻、原边串联电容、副边并联电容、原边电感、副边电感、原副边互感；获取所述耦合谐振电路中原边补偿电路的原边等效输入阻抗表达式；其中，所述原边等效输入阻抗表达式是关于所述耦合谐振电路中谐振频率的表达式；根据所述谐振参数对所述原边等效输入阻抗表达式求解，得到目标谐振频率；将所述目标谐振频率作为所述供能电路的目标工作频率，控制所述供能电路输出所述目标工作频率的供能信号。一种无线电能传输装置，应用于无线电能传输系统，所述无线电能传输系统包括供能电路、耦合谐振电路、检测电路、负载电路以及处理器，所述耦合谐振电路与所述供能电路、所述检测电路以及所述负载电路连接，所述处理器与所述供能电路以及所述检测电路连接，所述装置包括：驱动信号控制模块，用于控制所述供能电路向所述耦合谐振电路输入不同驱动工作频率的谐波信号；输出参数获取模块，用于获取所述耦合谐振电路在所述不同驱动工作频率的谐波信号下的不同输出参数；其中，每一所述驱动工作频率对应一组所述输出参数，所述输出参数包括原边输出电压谐波分量、原边电感电流谐波分量、副边电感电流谐波分量、副边输出电流谐波分量、副边负载电压谐波分量；谐振参数确定模块，用于根据所述输出参数确定所述耦合谐振电路中的谐振参数；其中，所述谐本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种目标工作频率获取方法，应用于无线电能传输系统，所述无线电能传输系统包括供能电路、耦合谐振电路、检测电路、负载电路以及处理器，所述耦合谐振电路与所述供能电路、所述检测电路以及所述负载电路连接，所述处理器与所述供能电路以及所述检测电路连接，其特征在于，所述方法包括：/n控制所述供能电路向所述耦合谐振电路输入不同驱动工作频率的谐波信号；/n获取所述耦合谐振电路在所述不同驱动工作频率的谐波信号下的不同输出参数；其中，每一所述驱动工作频率对应一组所述输出参数，所述输出参数包括原边输出电压谐波分量、原边电感电流谐波分量、副边电感电流谐波分量、副边输出电流谐波分量、副边负载电压谐波分量；/n根据所述输出参数确定所述耦合谐振电路中的谐振参数；其中，所述谐振参数包括原边等效内阻、副边等效内阻、负载等效电阻、原边串联电容、副边并联电容、原边电感、副边电感、原副边互感；/n获取所述耦合谐振电路中原边补偿电路的原边等效输入阻抗表达式；其中，所述原边等效输入阻抗表达式是关于所述耦合谐振电路中谐振频率的表达式；/n根据所述谐振参数对所述原边等效输入阻抗表达式求解，得到目标谐振频率；/n将所述目标谐振频率作为所述供能电路的目标工作频率，控制所述供能电路输出所述目标工作频率的供能信号。/n...

【技术特征摘要】
1.一种目标工作频率获取方法，应用于无线电能传输系统，所述无线电能传输系统包括供能电路、耦合谐振电路、检测电路、负载电路以及处理器，所述耦合谐振电路与所述供能电路、所述检测电路以及所述负载电路连接，所述处理器与所述供能电路以及所述检测电路连接，其特征在于，所述方法包括：
控制所述供能电路向所述耦合谐振电路输入不同驱动工作频率的谐波信号；
获取所述耦合谐振电路在所述不同驱动工作频率的谐波信号下的不同输出参数；其中，每一所述驱动工作频率对应一组所述输出参数，所述输出参数包括原边输出电压谐波分量、原边电感电流谐波分量、副边电感电流谐波分量、副边输出电流谐波分量、副边负载电压谐波分量；
根据所述输出参数确定所述耦合谐振电路中的谐振参数；其中，所述谐振参数包括原边等效内阻、副边等效内阻、负载等效电阻、原边串联电容、副边并联电容、原边电感、副边电感、原副边互感；
获取所述耦合谐振电路中原边补偿电路的原边等效输入阻抗表达式；其中，所述原边等效输入阻抗表达式是关于所述耦合谐振电路中谐振频率的表达式；
根据所述谐振参数对所述原边等效输入阻抗表达式求解，得到目标谐振频率；
将所述目标谐振频率作为所述供能电路的目标工作频率，控制所述供能电路输出所述目标工作频率的供能信号。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述谐振参数对所述原边等效输入阻抗表达式求解，得到目标谐振频率，包括：
获取所述原边等效输入阻抗表达式的虚部表达式；
将所述谐振参数输入所述虚部表达式，并令所述虚部表达式等于0，求解得到所述目标谐振频率。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述谐振参数输入所述虚部表达式，并令所述虚部表达式等于0，求解得到所述目标谐振频率，包括：
将所述谐振参数输入所述虚部表达式，令所述虚部表达式等于0时，求解得到所述谐振频率，以及所述谐振频率的求解个数；
若所述求解个数为1，则将求解得到的所述谐振频率作为所述目标谐振频率；
若所述求解个数大于1，则将求解得到的所述谐振频率中的最大值作为所述目标谐振频率。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述输出参数确定所述耦合谐振电路中的谐振参数，包括：
根据基尔霍夫电压定律构建所述耦合谐振电路的T型等效电路中至少两个闭合回路的电压参数方程；
分别将每组所述输出参数输入所述电压参数方程，联列方程求解得到所述谐振参数。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述耦合谐振电路中原边补偿电路的原边等效输入阻抗表达式，包括：
获取所述耦合谐振电路的互感型等效电路中原边补偿电路的原边等效阻抗表达式，以及副边补偿电路的副边等效阻抗表达式；
在所述互感型等效电路中，基于基尔霍夫电压定律构建互感电压参数方程；
根据所述互感电压参数方程，得到所述副边补偿电路折射到所述原边补偿电路的反射阻抗表达式；
获取所述原边等效阻抗表达式和所述反射阻抗表达式之和，得到原边等效输入阻抗表达式。


6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制所述供能电路向所述耦合谐振电路输入不同驱动工作频率的谐波信号，包括：
控制所述供能电路以预设时间间隔的向所述耦合谐振电路输入至少5个不同驱动工作频率的谐波信号。


7.一种无线电能传输系统，其特征在于，所述系统包括：
供能电...

【专利技术属性】
技术研发人员：林云志，李磊，罗金，赖一雄，
申请(专利权)人：中铁电气化局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11