一种嵌入绝缘子的多级磁谐振无线传能系统动态调谐方法技术方案

本发明专利技术公开了一种嵌入绝缘子的多级磁谐振无线传能系统动态调谐方法，多级磁谐振无线传能系统包括调节系统发射端相位差的可调电感，动态调谐方法包括：根据多级磁谐振无线传能系统的电路模型构建系统等效模型；根据系统等效模型确定系统谐振时系统输入相角和可调电感电感值的关系；基于系统输入相角和可调电感电感值的关系以及磁阻等效模型确定可调电感的线圈匝数；根据线圈匝数调节可调电感，对多级磁谐振无线传能系统动态调谐。通过实施本发明专利技术，实现了多级磁谐振无线传能系统的动态调谐。解决了现有技术中现有无线电能传输装置因参数扰动导致的系统失谐的技术问题。参数扰动导致的系统失谐的技术问题。参数扰动导致的系统失谐的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种嵌入绝缘子的多级磁谐振无线传能系统动态调谐方法


[0001]本专利技术涉及无线供电
，具体涉及一种嵌入绝缘子的多级磁谐振无线传能系统动态调谐方法。

技术介绍

[0002]基于近场电磁耦合原理的无线电能传输是一种安全灵活、无导线接触的新兴供电技术，且可适应多种恶劣天气环境，目前已广泛应用于生物医疗、消费电子、电动汽车和智能工业等领域。现在的电网安全，需要大量的现代化监控设备投入运行，通过监控设备可以远程观测输电网络的工作状态。近几年，有学者把无线供电系统系统与绝缘子相结合，构成基于绝缘子的无线供电系统为监控设备供电，其绝缘子的结构外形不变，但却具有绝缘和传能两种电气特性。
[0003]为了解决近场耦合传输距离限制的问题，越来越多的学者采取多中继线圈结构、多米诺线圈结构来增加系统的传输距离。目前远距离无线电能传输方法是在能量发射端结构单元和能量接收端结构单元中间加入中继侧结构单元，利用中继线圈的磁耦合谐振来实现中远距离下的能量传输。由于元件数增加、且多线圈之间的耦合关系十分复杂，对参数变化更加敏感。系统处于谐振状态是实现高效稳定能量传输的必要条件。因此如何控制使系统在处于谐振状态，对于功率的传输至关重要。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术实施例提供了涉及一种嵌入绝缘子的多级磁谐振无线传能系统动态调谐方法，以解决现有技术中现有无线电能传输装置因参数扰动导致的系统失谐的技术问题。
[0005]本专利技术提出的技术方案如下：
[0006]本专利技术实施例第一方面提供一种嵌入绝缘子的多级磁谐振无线传能系统动态调谐方法，所述多级磁谐振无线传能系统包括调节系统发射端相位差的可调电感，所述动态调谐方法包括：根据多级磁谐振无线传能系统的电路模型构建系统等效模型；根据所述系统等效模型确定系统谐振时系统输入相角和可调电感电感值的关系；基于系统输入相角和可调电感电感值的关系以及磁阻等效模型确定可调电感的线圈匝数；根据所述线圈匝数调节可调电感，对所述多级磁谐振无线传能系统动态调谐。
[0007]可选地，根据所述系统等效模型确定系统谐振时系统输入相角和可调电感电感值的关系，包括：根据所述系统等效模型确定系统谐振时系统中各线圈的自感与谐振电容的关系；当系统中相邻线圈的互感相等且各线圈的等效负载相等时，根据系统中各线圈的自感与谐振电容的关系确定系统输入相角和可调电感电感值的关系。
[0008]可选地，基于系统输入相角和可调电感电感值的关系以及磁阻等效模型确定可调电感的线圈匝数，包括：基于磁阻等效模型，根据主磁通以及磁链和主磁通、线圈匝数、电感的关系确定主线圈匝数和电感的关系；基于系统输入相角和可调电感电感值的关系以及主
线圈匝数和电感的关系确定主线圈匝数；基于可调电感铁芯的最小磁导率和最大磁密度的关系确定辅助线圈匝数。
[0009]可选地，基于系统输入相角和可调电感电感值的关系以及磁阻等效模型确定可调电感的线圈匝数之后，还包括：改变所述多级磁谐振无线传能系统中线圈参数，判断系统处于谐振点时可调电感的电感值的大小；当系统处于谐振点时可调电感的电感值小于零时，调整所述多级磁谐振无线传能系统中发射线圈的谐振电容；根据调整后的谐振电容重新确定可调电感的线圈匝数。
[0010]可选地，根据所述线圈匝数调节可调电感，对所述多级磁谐振无线传能系统动态调谐，包括：采集多级磁谐振无线传能系统中逆变器端口的电压和电流；将根据所述电压和电流确定的相位与参考相位比较，根据比较结果生成调节信号；根据调节信号调节可调电感的线圈匝数，对所述多级磁谐振无线传能系统动态调谐。
[0011]可选地，该嵌入绝缘子的多级磁谐振无线传能系统动态调谐方法还包括：根据电压增益的定义确定系统输出电压增益表达式；根据所述输出电压增益表达式计算改变系统中线圈自感时，采用可调电感调节和未采用可调电感调节的输出电压增益变化。
[0012]本专利技术实施例第二方面提供一种嵌入绝缘子的多级磁谐振无线传能系统动态调谐系统，包括：微处理器以及依次连接的发射回路、谐振线圈和接收回路，所述发射回路中包括调节系统发射端相位差的可调电感，所述依次连接的发射回路、谐振线圈和接收回路用于能量传输，所述微处理器根据依次连接的发射回路、谐振线圈和接收回路的电路模型构建系统等效模型；根据所述系统等效模型确定系统谐振时系统输入相角和可调电感电感值的关系；基于系统输入相角和可调电感电感值的关系以及磁阻等效模型确定可调电感的线圈匝数；根据所述线圈匝数调节可调电感，对所述多级磁谐振无线传能系统动态调谐。
[0013]可选地，所述微处理器还用于根据所述系统等效模型确定系统谐振时系统中各线圈的自感与谐振电容的关系；当系统中相邻线圈的互感相等且各线圈的等效负载相等时，根据系统中各线圈的自感与谐振电容的关系确定系统输入相角和可调电感电感值的关系。
[0014]可选地，所述微处理器还用于基于磁阻等效模型，根据主磁通以及磁链和主磁通、线圈匝数、电感的关系确定主线圈匝数和电感的关系；基于系统输入相角和可调电感电感值的关系以及主线圈匝数和电感的关系确定主线圈匝数；基于可调电感铁芯的最小磁导率和最大磁密度的关系确定辅助线圈匝数。
[0015]可选地，所述微处理器还用于改变所述多级磁谐振无线传能系统中线圈参数，判断系统处于谐振点时可调电感的电感值的大小；当系统处于谐振点时可调电感的电感值小于零时，调整所述多级磁谐振无线传能系统中发射线圈的谐振电容；根据调整后的谐振电容重新确定可调电感的线圈匝数。
[0016]可选地，所述微处理器还用于采集多级磁谐振无线传能系统中逆变器端口的电压和电流；将根据所述电压和电流确定的相位与参考相位比较，根据比较结果生成调节信号；根据调节信号调节可调电感的线圈匝数，对所述多级磁谐振无线传能系统动态调谐。
[0017]可选地，所述微处理器还用于根据电压增益的定义确定系统输出电压增益表达式；根据所述输出电压增益表达式计算改变系统中线圈自感时，采用可调电感调节和未采用可调电感调节的输出电压增益变化。
[0018]本专利技术实施例第三方面提供一种嵌入绝缘子的多级磁谐振无线传能系统动态调
谐装置，包括：所述多级磁谐振无线传能系统包括调节系统发射端相位差的可调电感，所述动态调谐装置包括：模型构建模块，用于根据多级磁谐振无线传能系统的电路模型构建系统等效模型；关系确定模块，用于根据所述系统等效模型确定系统谐振时系统输入相角和可调电感电感值的关系；线圈匝数确定模块，用于基于系统输入相角和可调电感电感值的关系以及磁阻等效模型确定可调电感的线圈匝数；调谐模块，用于根据所述线圈匝数调节可调电感，对所述多级磁谐振无线传能系统动态调谐。
[0019]可选地，所述关系确定模块具体用于根据所述系统等效模型确定系统谐振时系统中各线圈的自感与谐振电容的关系；当系统中相邻线圈的互感相等且各线圈的等效负载相等时，根据系统中各线圈的自感与谐振电容的关系确定系统输入相角和可调电感电感值的关系。
[0020]可选地，所述线圈匝数确定模块具体用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种嵌入绝缘子的多级磁谐振无线传能系统动态调谐方法，其特征在于，所述多级磁谐振无线传能系统包括调节系统发射端相位差的可调电感，所述动态调谐方法包括：根据多级磁谐振无线传能系统的电路模型构建系统等效模型；根据所述系统等效模型确定系统谐振时系统输入相角和可调电感电感值的关系；基于系统输入相角和可调电感电感值的关系以及磁阻等效模型确定可调电感的线圈匝数；根据所述线圈匝数调节可调电感，对所述多级磁谐振无线传能系统动态调谐。2.根据权利要求1所述的嵌入绝缘子的多级磁谐振无线传能系统动态调谐方法，其特征在于，根据所述系统等效模型确定系统谐振时系统输入相角和可调电感电感值的关系，包括：根据所述系统等效模型确定系统谐振时系统中各线圈的自感与谐振电容的关系；当系统中相邻线圈的互感相等且各线圈的等效负载相等时，根据系统中各线圈的自感与谐振电容的关系确定系统输入相角和可调电感电感值的关系。3.根据权利要求1所述的嵌入绝缘子的多级磁谐振无线传能系统动态调谐方法，其特征在于，基于系统输入相角和可调电感电感值的关系以及磁阻等效模型确定可调电感的线圈匝数，包括：基于磁阻等效模型，根据主磁通以及磁链和主磁通、线圈匝数、电感的关系确定主线圈匝数和电感的关系；基于系统输入相角和可调电感电感值的关系以及主线圈匝数和电感的关系确定主线圈匝数；基于可调电感铁芯的最小磁导率和最大磁密度的关系确定辅助线圈匝数。4.根据权利要求2所述的嵌入绝缘子的多级磁谐振无线传能系统动态调谐方法，其特征在于，基于系统输入相角和可调电感电感值的关系以及磁阻等效模型确定可调电感的线圈匝数之后，还包括：改变所述多级磁谐振无线传能系统中线圈参数，判断系统处于谐振点时可调电感的电感值的大小；当系统处于谐振点时可调电感的电感值小于零时，调整所述多级磁谐振无线传能系统中发射线圈的谐振电容；根据调整后的谐振电容重新确定可调电感的线圈匝数。5.根据权利要求1所述的嵌入绝缘子的多级磁谐振无线传能系统动态调谐方法，其特征在于，根据所述线圈匝数调节可调电感，对所述多级磁谐振无线传能系统动态调谐，包括：采集多级磁谐振无线传能系统中逆变器端口的电压和电流；将根据所述电压和电流确定的相位与参考相位比较，根据比较结果生成调节信号；根据调节信号调节可调电感的线圈匝数，对所述多级磁谐振无线传能系统动态调谐。6.根据权利要求1所述的嵌入绝缘子的多级磁谐振无线传能系统动态调谐方法，其特征在于，还包括：根据电压增益的定义确定系统输出电压增益表达式；根据所述输出电压增益表达式计算改变系统中线圈自感时，采用可调电感调节和未采
用可调电感调节的输出电压增益变化。7.一种嵌入绝缘子的多级磁谐振无线传能系统动态调谐系统，其特征在于，包括：微处理器以及依次连接的发射回路、谐振线圈和接收回路，所述发射回路中包括调节系统发射端相位差的可调电感，所述依次连接的发射回路、谐振线圈和接收回路用于能量传输，所述微处理器根据依次连接的发射回路、谐振线圈和接收回路的电路模型构建系统等效模型；根据所述系统等效模型确定系统谐振时系统输入相角和可调电感电感值的关系；基于系统输入相角和可调电感电感值的关系以及磁阻等效模型确定可调电感的线圈匝数；根据所述线圈匝数调节可调电感，对所述多级磁谐振无线传能系统动态调谐。8.根据权利要求7所述的嵌入绝缘子的多级磁谐振无线传能系统动态调谐系统，其特征在于，所述微处理器还用于根据所述系统等效模型确定系统谐振时系统中各线圈的自感与谐振电容的关系；当系统中相邻线圈的互感相等且各线圈的等效负载相等时，根据系统中各线圈的自感与谐振电容的关系确定系统输入相角和可调电感电感值的关系。9.根据权利要求7所述的嵌入绝缘子的多级磁谐振无线传能系统动态调谐系统，其特征在于，所述微处理器还用于基于磁阻等效模型，根据主磁通以及磁链和主磁通、线圈匝数、电感的关系确定主线圈匝数和电感的关系；基于系统输入相角和可调电感电感值的关系以及主线圈匝数和电感的关系确定主线圈匝数；基于可调电感铁芯的最小磁导率和最大磁密度的关系确定辅助线圈匝数。10.根据权利要求8所述的嵌入绝缘子的多级磁谐振无线传能系统动态调谐系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄辉，李春龙，李福超，鞠登峰，梁云，李勇，熊俊杰，左石，冉启华，李砚玲，曾鹏飞，高志东，刘野然，杨环宇，邓辉，孙晓艳，黄莉，黄凤，田文锋，杨智豪，王瑶，于温方，宋磊，孟繁波，
申请(专利权)人：西南交通大学国网江西省电力有限公司电力科学研究院国网吉林省电力有限公司国网四川省电力公司营销服务中心国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：