一种无线充电系统补偿网络互操作性分析方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种无线充电系统补偿网络互操作性分析方法及系统。本发明专利技术的分析方法，只需测量无线能量传输线圈的输入电压、输入电流和原边自感值，测量数据少，而且均为常规参数测量，测量操作简单，本发明专利技术只需根据测量值进行输入阻抗和反射复阻抗的计算，根据两种副边补偿电路下的反射复阻抗的差值进行互操作性分析，无需复杂的算法，计算过程简单。本发明专利技术提供了一种简单易行的无线充电系统不同补偿网络的互操作性分析方法。

【技术实现步骤摘要】
一种无线充电系统补偿网络互操作性分析方法及系统
本专利技术涉及无线充电
，特别是涉及一种无线充电系统补偿网络互操作性分析方法及系统。
技术介绍
由于使用方便、无导线连接等优点，无线充电系统受到了越来越广泛的关注，并被引入到嵌入式医疗、电动汽车、智能家居等领域。在实际应用中，不同生产厂家之间在设计无线充电系统时将使用不同副边补偿网络结构和参数，当具有不同结构或参数补偿网络的接收端电路与同一个发射端电路进行无线充电时，会存在互操作的问题。如果不同结构和参数的副边补偿网络之间不能互操作，将影响系统的整体性能。专利CN110995321A“基于线圈安匝图解法的电动汽车无线充电系统磁传输部件互操作性测试方法”提出了基于线圈安匝图解法的电动汽车无线充电系统磁传输部件互操作性测试方法。该方法主要针对磁耦合机构的互操作性进行分析，未考虑不同补偿网络之间的互操作性。专利CN110988754A“基于磁表征参量的电动汽车无线充电系统磁传输部件互操作性测试方法”，提出了一种基于磁表征参量的无线充电系统磁传输部件的互操作性测试方法。然该方法的计算过程较为复杂。因此，如何提供一种简单易行的无线充电系统不同补偿网络的互操作性分析方法，成为一个亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种无线充电系统补偿网络互操作性分析方法及系统，以提供一种简单易行的无线充电系统不同补偿网络的互操作性分析方法。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种无线充电系统补偿网络互操作性分析方法，所述分析方法用于进行无线充电系统的副边补偿电路的互操作性的确定，所述无线充电系统包括依次连接的逆变器、原边补偿电路、无线能量传输线圈、副边补偿电路和整流桥，所述逆变器的输入端与母线电源连接，所述整流桥的输出端与负载连接；与无线能量传输线圈的副边线圈连接的副边补偿电路、整流桥和负载组成副边电路；所述分析方法包括如下步骤：测量无线能量传输线圈的输入电压、输入电流和原边自感值；根据无线能量传输线圈的输入电压和输入电流计算无线能量传输线圈的输入阻抗；根据无线能量传输线圈的输入阻抗、无线能量传输线圈的原边自感值和无线充电系统的工作频率，计算副边电路的反射复阻抗；更换无线充电系统的副边补偿电路，返回步骤“测量无线能量传输线圈的输入电压、输入电流和原边自感值”，计算副边补偿电路更换后的副边电路的反射复阻抗；根据副边电路的反射复阻抗和副边补偿电路更换后的副边电路的反射复阻抗的相似性，确定用于更换的副边补偿电路与无线充电系统原有的副边补偿电路的互操作性。可选的，所述根据无线能量传输线圈的输入电压和输入电流计算无线能量传输线圈的输入阻抗，具体包括：根据无线能量传输线圈的输入电压和输入电流，利用公式计算无线能量传输线圈的输入阻抗的实部；根据无线能量传输线圈的输入电压和输入电流，利用公式计算无线能量传输线圈的输入阻抗的虚部；其中，Up和θup分别为无线能量传输线圈输入电压的幅值和相角，Ip和θip分别为无线能量传输线圈的输入电流的幅值和相位，Rin为无线能量传输线圈的输入阻抗的实部，Xin为无线能量传输线圈的输入阻抗的虚部。可选的，所述根据无线能量传输线圈的输入阻抗、无线能量传输线圈的原边自感值和无线充电系统的工作频率，计算副边电路的反射复阻抗，具体包括：根据无线能量传输线圈的输入阻抗、无线能量传输线圈的原边自感值和无线充电系统的工作频率，利用公式Rref＝Rin，计算副边电路的反射复阻抗的实部；根据无线能量传输线圈的输入阻抗、无线能量传输线圈的原边自感值和无线充电系统的工作频率，利用公式Xref＝Xin-2πfLp，计算副边电路的反射复阻抗的虚部；其中，Rref为副边电路的反射复阻抗的实部，Xref为副边电路的反射复阻抗的虚部，Lp为无线能量传输线圈的原边自感值，f为无线充电系统的工作频率，Rin为无线能量传输线圈的输入阻抗的实部，Xin为无线能量传输线圈的输入阻抗的虚部。可选的，所述根据副边电路的反射复阻抗和副边补偿电路更换后的副边电路的反射复阻抗的相似性，确定用于更换的副边补偿电路与无线充电系统原有的副边补偿电路的互操作性，具体包括：分别计算副边电路的反射复阻抗与副边补偿电路更换后的副边电路的反射复阻抗的实部的差值和虚部的差值；判断实部的差值是否小于第一阈值且虚部的差值是否小于第二阈值，得到判断结果；若所述判断结果表示实部的差值小于第一阈值且虚部的差值小于第二阈值，则所述互操作性表示用于更换的副边补偿电路与无线充电系统原有的副边补偿电路具有互操作性；若所述判断结果表示实部的差值不小于第一阈值或虚部的差值不小于第二阈值，则所述互操作性表示用于更换的副边补偿电路与无线充电系统原有的副边补偿电路不具有互操作性。一种无线充电系统补偿网络互操作性分析系统，所述分析系统用于进行无线充电系统的副边补偿电路的互操作性的确定，所述无线充电系统包括依次连接的逆变器、原边补偿电路、无线能量传输线圈、副边补偿电路和整流桥，所述逆变器的输入端与母线电源连接，所述整流桥的输出端与负载连接；与无线能量传输线圈的副边线圈连接的副边补偿电路、整流桥和负载组成副边电路；所述分析系统包括：测量模块，用于测量无线能量传输线圈的输入电压、输入电流和原边自感值；输入阻抗计算模块，用于根据无线能量传输线圈的输入电压和输入电流计算无线能量传输线圈的输入阻抗；第一反射复阻抗计算模块，用于根据无线能量传输线圈的输入阻抗、无线能量传输线圈的原边自感值和无线充电系统的工作频率，计算副边电路的反射复阻抗；第二反射复阻抗计算模块，用于更换无线充电系统的副边补偿电路，返回步骤“测量无线能量传输线圈的输入电压、输入电流和原边自感值”，计算副边补偿电路更换后的副边电路的反射复阻抗；互操作性确定模块，用于根据副边电路的反射复阻抗和副边补偿电路更换后的副边电路的反射复阻抗的相似性，确定用于更换的副边补偿电路与无线充电系统原有的副边补偿电路的互操作性。可选的，所述输入阻抗计算模块，具体包括：输入阻抗的实部计算子模块，用于根据无线能量传输线圈的输入电压和输入电流，利用公式计算无线能量传输线圈的输入阻抗的实部；输入阻抗的虚部计算子模块，用于根据无线能量传输线圈的输入电压和输入电流，利用公式计算无线能量传输线圈的输入阻抗的虚部；其中，Up和θup分别为无线能量传输线圈输入电压的幅值和相角，Ip和θip分别为无线能量传输线圈的输入电流的幅值和相位，Rin为无线能量传输线圈的输入阻抗的实部，Xin为无线能量传输线圈的输入阻抗的虚部。可选的，所述第一反射复阻抗计算模块，具体包括：反射复阻抗的实部计算子模块，用于根据无线能量传输线圈的输入阻抗、无线能量传输线圈的原边自感值和无线充电系统的工作频率，利用公式Rref＝Rin，计算副边电路的反射复阻抗的实部；反射复阻抗的虚部计算子模块，用于根据无线能量传输线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线充电系统补偿网络互操作性分析方法，其特征在于，所述分析方法用于进行无线充电系统的副边补偿电路的互操作性的确定，所述无线充电系统包括依次连接的逆变器、原边补偿电路、无线能量传输线圈、副边补偿电路和整流桥，所述逆变器的输入端与母线电源连接，所述整流桥的输出端与负载连接；与无线能量传输线圈的副边线圈连接的副边补偿电路、整流桥和负载组成副边电路；/n所述分析方法包括如下步骤：/n测量无线能量传输线圈的输入电压、输入电流和原边自感值；/n根据无线能量传输线圈的输入电压和输入电流计算无线能量传输线圈的输入阻抗；/n根据无线能量传输线圈的输入阻抗、无线能量传输线圈的原边自感值和无线充电系统的工作频率，计算副边电路的反射复阻抗；/n更换无线充电系统的副边补偿电路，返回步骤“测量无线能量传输线圈的输入电压、输入电流和原边自感值”，计算副边补偿电路更换后的副边电路的反射复阻抗；/n根据副边电路的反射复阻抗和副边补偿电路更换后的副边电路的反射复阻抗的相似性，确定用于更换的副边补偿电路与无线充电系统原有的副边补偿电路的互操作性。/n

【技术特征摘要】
1.一种无线充电系统补偿网络互操作性分析方法，其特征在于，所述分析方法用于进行无线充电系统的副边补偿电路的互操作性的确定，所述无线充电系统包括依次连接的逆变器、原边补偿电路、无线能量传输线圈、副边补偿电路和整流桥，所述逆变器的输入端与母线电源连接，所述整流桥的输出端与负载连接；与无线能量传输线圈的副边线圈连接的副边补偿电路、整流桥和负载组成副边电路；
所述分析方法包括如下步骤：
测量无线能量传输线圈的输入电压、输入电流和原边自感值；
根据无线能量传输线圈的输入电压和输入电流计算无线能量传输线圈的输入阻抗；
根据无线能量传输线圈的输入阻抗、无线能量传输线圈的原边自感值和无线充电系统的工作频率，计算副边电路的反射复阻抗；
更换无线充电系统的副边补偿电路，返回步骤“测量无线能量传输线圈的输入电压、输入电流和原边自感值”，计算副边补偿电路更换后的副边电路的反射复阻抗；
根据副边电路的反射复阻抗和副边补偿电路更换后的副边电路的反射复阻抗的相似性，确定用于更换的副边补偿电路与无线充电系统原有的副边补偿电路的互操作性。


2.根据权利要求1所述的无线充电系统补偿网络互操作性分析方法，其特征在于，所述根据无线能量传输线圈的输入电压和输入电流计算无线能量传输线圈的输入阻抗，具体包括：
根据无线能量传输线圈的输入电压和输入电流，利用公式计算无线能量传输线圈的输入阻抗的实部；
根据无线能量传输线圈的输入电压和输入电流，利用公式计算无线能量传输线圈的输入阻抗的虚部；
其中，Up和θup分别为无线能量传输线圈输入电压的幅值和相角，Ip和θip分别为无线能量传输线圈的输入电流的幅值和相位，Rin为无线能量传输线圈的输入阻抗的实部，Xin为无线能量传输线圈的输入阻抗的虚部。


3.根据权利要求1所述的无线充电系统补偿网络互操作性分析方法，其特征在于，所述根据无线能量传输线圈的输入阻抗、无线能量传输线圈的原边自感值和无线充电系统的工作频率，计算副边电路的反射复阻抗，具体包括：
根据无线能量传输线圈的输入阻抗、无线能量传输线圈的原边自感值和无线充电系统的工作频率，利用公式Rref＝Rin，计算副边电路的反射复阻抗的实部；
根据无线能量传输线圈的输入阻抗、无线能量传输线圈的原边自感值和无线充电系统的工作频率，利用公式Xref＝Xin-2πfLp，计算副边电路的反射复阻抗的虚部；
其中，Rref为副边电路的反射复阻抗的实部，Xref为副边电路的反射复阻抗的虚部，Lp为无线能量传输线圈的原边自感值，f为无线充电系统的工作频率，Rin为无线能量传输线圈的输入阻抗的实部，Xin为无线能量传输线圈的输入阻抗的虚部。


4.根据权利要求1所述的无线充电系统补偿网络互操作性分析方法，其特征在于，所述根据副边电路的反射复阻抗和副边补偿电路更换后的副边电路的反射复阻抗的相似性，确定用于更换的副边补偿电路与无线充电系统原有的副边补偿电路的互操作性，具体包括：
分别计算副边电路的反射复阻抗与副边补偿电路更换后的副边电路的反射复阻抗的实部的差值和虚部的差值；
判断实部的差值是否小于第一阈值且虚部的差值是否小于第二阈值，得到判断结果；
若所述判断结果表示实部的差值小于第一阈值且虚部的差值小于第二阈值，则所述互操作性表示用于更换的副边补偿电路与无线充电系统原有的副边补偿电路具有互操作性；
若所述判断结果表示实部的差值不小于第一阈值或虚部的差值不小于第二阈值，则所述互操作性表示用于更换的副边补偿电路与无线充电系统原有的副边补偿电路不具有互操作性。

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【专利技术属性】
技术研发人员：张玉旺，王丽芳，郭彦杰，李芳，张志刚，杨天佑，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，国网山东省电力公司青岛供电公司，
类型：发明
国别省市：北京;11