一种无线电能传输系统和无线电能传输控制方法技术方案

本发明专利技术属于无线电能传输技术领域，公开了一种无线电能传输系统和无线电能传输控制方法，包括利用电流传感器检测供电电流；检测无线电能传输状态、中断及相关信息；并确定电能接收端的需求信息；通过电磁发生器产生电磁波；通过发射天线发射无线电磁波；通过接收器接收电磁波；基于接收的无线电能传输状态、中断信息判断传输是否稳定以及当前负载状态；基于判断结果通过功率调节器调节无线电能传输功率；利用电磁转换器将接收的电磁波转化为电能；利用辅助电源存储转化的电能；本发明专利技术可以根据负载的变化进而调节系统的通信速率，提高了无线电能传输系统的抗干扰能力。

【技术实现步骤摘要】
一种无线电能传输系统和无线电能传输控制方法
本专利技术属于无线电能传输
，尤其涉及一种无线电能传输系统和无线电能传输控制方法。
技术介绍
目前，电能无线传输是利用一种特殊设备将电源的电能转变为可无线传播的能量，在接受端又将次此能量转变回电能，从而到达对用电器的无线供电。非接触式充电技术所采用的电磁感应原理，这种非接触式充电技术在许多便携式终端里应用日益广泛。这种类型中，将两个线圈放置于邻近位置上，当电流在一个线圈中流动时，所产生的磁通量成为媒介，导致另一个线圈中也产生电动势。然而，现有无线电能传输系统和无线电能传输控制方法对无线电能传输状态检测不准确；同时，发射端的发射功率是逐渐逼近接收端的额定功率，调整时间较长，不能即时调整到负载的额定功率。综上所述，现有技术存在的问题是：现有无线电能传输系统和无线电能传输控制方法对无线电能传输状态检测不准确；同时，发射端的发射功率是逐渐逼近接收端的额定功率，调整时间较长，不能即时调整到负载的额定功率。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种无线电能传输系统和无线电能传输控制方法。本专利技术是这样实现的，一种无线电能传输控制方法，所述无线电能传输控制方法包括以下步骤：步骤一，为无线电能传输系统供电；输入或建立负载信息、中断次数与功率参数的索引表；利用电磁屏蔽装置进行电磁屏蔽；步骤二，利用电流传感器检测供电电流；检测无线电能传输状态、中断及相关信息；并确定电能接收端的需求信息；在为无线电能传输系统供电时，供电端接收无线电能传输系统的当前运行状态信息和下一步动作信息并根据所述无线电能传输系统的当前运行状态信息和下一步动作信息调整电源发射功率，具体包括：如果通过当前运行状态信息判断出与无线电能传输系统连接的负载不是合法负载，则将电源发射功率调整为零；如果通过当前运行状态信息和下一步动作信息判断出所述负载为合法负载且功率即将变大，则提高电源发射功率；如果通过所述当前运行状态信息和下一步动作信息判断出所述负载为合法负载且功率即将变小，则降低电源发射功率；步骤三，通过电磁发生器产生电磁波；通过发射天线发射无线电磁波；通过接收器接收电磁波；基于接收的无线电能传输状态、中断信息判断传输是否稳定以及当前负载状态；步骤四，基于判断结果通过功率调节器调节无线电能传输功率；步骤五，利用电磁转换器将接收的电磁波转化为电能；利用辅助电源存储转化的电能；步骤六，基于存储的电能以及获取的电能需求信息进行电能分配；并通过显示器显示检测的电流、传输状态信息、当前传输功率以及存储的电能信息；步骤二中，所述电流传感器检测供电电流信号，对电流信号进行去噪的过程为：根据检测的电流信号，建立对应的去噪训练样本；针对去噪训练样本中的电流信号，识别含有噪声的电流信号；求出电流信号在不同尺度上的模极大值的电流信号传输特性；将小波变换中的不含有噪声电流信号的模极大值代替含有噪声的模极大值，替换完成后，对小波变换模极大值对检测的电流信号进行重构；步骤六中，所述基于存储的电能以及获取的电能需求信息进行电能分配包括：首先，获取存储的电能数据以及获取的电能需求信息；其次，判断当前存储的电能数据是否满足电能需求；若是，则直接将存储的电能按照需求信息传送至电能需求端；若否，则将存储的电能全部传输至电能需求端；并获取当前传输负载信息，并判断是否达到最大负载；当未达到最大负载时，通过功率调节器加大无线电能传输功率。进一步，步骤二中，所述传输状态检测方法如下：(1)通过监测设备测量感应式原边电流幅值；(2)基于所述原边电流幅值，利用扩展卡尔曼滤波器对所述感应式副边信息进行预测，获取预测结果；(3)通过扩展卡尔曼滤波器对所述预测结果进行校验，获取经过校验的所述感应式无线电能传输系统的副边信息。进一步，步骤(2)中，所述利用扩展卡尔曼滤波器对所述感应式无线电能传输系统的副边信息进行预测为：Pk+1/k＝FPk/kFT+Q式中，k/k表示在时刻k进行基于时刻k的滤波，k+1/k表示在时刻k+1进行基于时刻k时的参数预测；为k时刻的系统状态变量，是k+1时刻的系统状态变量；F表示状态转移矩阵；FT表示F的转置；uk表示k时刻的控制增益；P是误差的协方差矩阵；Q表示过程激励噪声的协方差，为是状态转移矩阵与实际过程之间的误差。进一步，步骤(3)中，所述通过扩展卡尔曼滤波器对所述预测结果进行校验为：Pk+1/k+1＝Pk+1/k-Kk+1Hk+1Pk+1/k其中，式中，表示k时刻先验状态估计值；表示k+1时刻后验状态估计值；Pk+1/k表示k时刻的先验估计协方差；Pk+1/k+1表示k+1时刻的后验估计协方差；Kk表示k时刻的卡尔曼增益；Kk+1表示k+1时刻的卡尔曼增益；yk+1表示测量值；H表示量测矩阵；S表示测量噪声协方差；Hk表示k时刻的量测矩阵，Hk+1表示k+1时刻的量测矩阵，HkT+1表示Hk+1的转置；y表示k时刻的测量值。进一步，步骤四中，所述功率调节方法如下：1)接收功率调节控制命令；并获取负载信息、中断次数与功率参数的索引表；2)在索引表中查找与所述负载信息对应的功率参数；3)通过功率调节器基于步骤2)得到的功率参数调节功率。本专利技术的另一目的在于提供一种实施所述的无线电能传输控制方法的无线电能传输系统，其特征在于，所述无线电能传输系统包括：索引确定模块，与主控模块连接，用于输入或建立负载信息、中断次数与功率参数的索引表；电流检测模块，与主控模块连接，用于通过电流传感器检测供电电流；电能需求检测模块，与主控模块连接，用于确定电能接收端的需求信息；传输检测模块，与主控模块连接，包括传输状态检测单元与传输中断检测单元；用于检测无线电能传输信息；通过监测设备测量感应式原边电流幅值，基于所述原边电流幅值，利用扩展卡尔曼滤波器对所述感应式副边信息进行预测，获取预测结果；通过扩展卡尔曼滤波器对所述预测结果进行校验，获取经过校验的所述感应式无线电能传输系统的副边信息；主控模块，与供电模块、索引确定模块、电流检测模块、电能需求检测模块、传输检测模块、电磁产生模块、信号发射模块、电磁接收模块、功率调节模块，用于通过主控机控制各个模块正常工作；功率调节模块，与主控模块连接，用于通过功率调节器调节无线电能传输功率；接收功率调节控制命令；并获取负载信息、中断次数与功率参数的索引表；在索引表中查找与所述负载信息对应的功率参数，通过功率调节器基于上一步得到的功率参数调节功率。进一步，所述主控模块还与电磁转化模块、电能存储模块、电能分配模块、电磁屏蔽模块、显示模块连接；电磁转化模块，用于通过电磁转换器将接收的电磁波转化为电能，并与主控模块连接；电能存储模块，用于利用辅助电源本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线电能传输控制方法，其特征在于，所述无线电能传输控制方法包括以下步骤：/n步骤一，为无线电能传输系统供电；输入或建立负载信息、中断次数与功率参数的索引表；利用电磁屏蔽装置进行电磁屏蔽；/n在为无线电能传输系统供电时，供电端接收无线电能传输系统的当前运行状态信息和下一步动作信息并根据所述无线电能传输系统的当前运行状态信息和下一步动作信息调整电源发射功率，具体包括：/n如果通过当前运行状态信息判断出与无线电能传输系统连接的负载不是合法负载，则将电源发射功率调整为零；/n如果通过当前运行状态信息和下一步动作信息判断出所述负载为合法负载且功率即将变大，则提高电源发射功率；/n如果通过所述当前运行状态信息和下一步动作信息判断出所述负载为合法负载且功率即将变小，则降低电源发射功率；/n步骤二，利用电流传感器检测供电电流；检测无线电能传输状态、中断及相关信息；并确定电能接收端的需求信息；/n所述电流传感器检测供电电流时，首先对电流信号进行去噪，采用的去燥过程为：/n根据检测的电流信号，建立对应的去噪训练样本；/n针对去噪训练样本中的电流信号，识别含有噪声的电流信号；/n求出电流信号在不同尺度上的模极大值的电流信号传输特性；/n将小波变换中的不含有噪声电流信号的模极大值代替含有噪声的模极大值，替换完成后，对小波变换模极大值对检测的电流信号进行重构；/n步骤三，通过电磁发生器产生电磁波；通过发射天线发射无线电磁波；通过接收器接收电磁波；基于接收的无线电能传输状态、中断信息判断传输是否稳定以及当前负载状态；/n步骤四，基于判断结果通过功率调节器调节无线电能传输功率；/n步骤五，利用电磁转换器将接收的电磁波转化为电能；利用辅助电源存储转化的电能；/n步骤六，基于存储的电能以及获取的电能需求信息进行电能分配；并通过显示器显示检测的电流、传输状态信息、当前传输功率以及存储的电能信息；/n所述基于存储的电能以及获取的电能需求信息进行电能分配包括：/n首先，获取存储的电能数据以及获取的电能需求信息；/n其次，判断当前存储的电能数据是否满足电能需求；若是，则直接将存储的电能按照需求信息传送至电能需求端；/n若否，则将存储的电能全部传输至电能需求端；并获取当前传输负载信息，并判断是否达到最大负载；当未达到最大负载时，通过功率调节器加大无线电能传输功率。/n...

【技术特征摘要】
1.一种无线电能传输控制方法，其特征在于，所述无线电能传输控制方法包括以下步骤：
步骤一，为无线电能传输系统供电；输入或建立负载信息、中断次数与功率参数的索引表；利用电磁屏蔽装置进行电磁屏蔽；
在为无线电能传输系统供电时，供电端接收无线电能传输系统的当前运行状态信息和下一步动作信息并根据所述无线电能传输系统的当前运行状态信息和下一步动作信息调整电源发射功率，具体包括：
如果通过当前运行状态信息判断出与无线电能传输系统连接的负载不是合法负载，则将电源发射功率调整为零；
如果通过当前运行状态信息和下一步动作信息判断出所述负载为合法负载且功率即将变大，则提高电源发射功率；
如果通过所述当前运行状态信息和下一步动作信息判断出所述负载为合法负载且功率即将变小，则降低电源发射功率；
步骤二，利用电流传感器检测供电电流；检测无线电能传输状态、中断及相关信息；并确定电能接收端的需求信息；
所述电流传感器检测供电电流时，首先对电流信号进行去噪，采用的去燥过程为：
根据检测的电流信号，建立对应的去噪训练样本；
针对去噪训练样本中的电流信号，识别含有噪声的电流信号；
求出电流信号在不同尺度上的模极大值的电流信号传输特性；
将小波变换中的不含有噪声电流信号的模极大值代替含有噪声的模极大值，替换完成后，对小波变换模极大值对检测的电流信号进行重构；
步骤三，通过电磁发生器产生电磁波；通过发射天线发射无线电磁波；通过接收器接收电磁波；基于接收的无线电能传输状态、中断信息判断传输是否稳定以及当前负载状态；
步骤四，基于判断结果通过功率调节器调节无线电能传输功率；
步骤五，利用电磁转换器将接收的电磁波转化为电能；利用辅助电源存储转化的电能；
步骤六，基于存储的电能以及获取的电能需求信息进行电能分配；并通过显示器显示检测的电流、传输状态信息、当前传输功率以及存储的电能信息；
所述基于存储的电能以及获取的电能需求信息进行电能分配包括：
首先，获取存储的电能数据以及获取的电能需求信息；
其次，判断当前存储的电能数据是否满足电能需求；若是，则直接将存储的电能按照需求信息传送至电能需求端；
若否，则将存储的电能全部传输至电能需求端；并获取当前传输负载信息，并判断是否达到最大负载；当未达到最大负载时，通过功率调节器加大无线电能传输功率。


2.如权利要求1所述无线电能传输控制方法，其特征在于，步骤二中，所述传输状态检测方法如下：
(1)通过监测设备测量感应式原边电流幅值；
(2)基于所述原边电流幅值，利用扩展卡尔曼滤波器对所述感应式副边信息进行预测，获取预测结果；
(3)通过扩展卡尔曼滤波器对所述预测结果进行校验，获取经过校验的所述感应式无线电能传输系统的副边信息。


3.如权利要求2所述无线电能传输控制方法，其特征在于，步骤(2)中，所述利用扩展卡尔曼滤波器对所述感应式无线电能传输系统的副边信息进行预测为：



Pk+1/k＝FPk/kFT+Q
式中，k/k表示在时刻k进行基于时刻k的滤波，k+1/k表示在时刻k+1进行基于时刻k时的参数预测；为k时刻的系统状态变量，是k+1时刻的系统状态变量；F表示状态转移矩阵；FT表示F的转置；uk表示k时刻的控制增益；P是误差的协方差矩阵；Q表示过程激励噪声的协方差，为是状态转移矩阵与实际过程之间的误差。


4.如权利要求2所述无线电能传输控制方法，其特征在于，步骤(3)中，所述通过扩展卡尔曼滤波器对所述预测结果进行校验为：






Pk+1/k+1＝Pk+1/k-Kk+1Hk+1Pk+1/k
其中，



式中，表示k时刻先验状态估计值；表示k+1时刻后验状态估计值；Pk+1/k表示k时刻的先验估计协方差；Pk+1/k+1表示k+1时刻的后验估计协方差；Kk表...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨民生，李建英，李建奇，孙健，黄丽娟，
申请(专利权)人：湖南文理学院，
类型：发明
国别省市：湖南;43