基于参数辨识的多频多负载WPT系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及无线电能传输技术领域，具体公开了一种基于参数辨识的多频多负载WPT系统及其控制方法，其通过直接对原边电流进行准确测量，就可以算出负载和互感参数的大小，从而能够在不影响系统正常运行的情况下实现多频多负载WPT系统负载和互感参数的辨识，即实现多频多负载系统参数辨识和功率传输的同时进行；频率和功率调节方便，可以根据需求进行调整，满足负载的需要；基于NSGAⅡ算法和TrustRegion算法进行负载和互感参数辨识，辨识精度高，不需要额外的控制器件；解决了传统参数辨识方法只能辨识单个负载或者互感参数，结果不精确，电路复杂检测困难等问题。电路复杂检测困难等问题。电路复杂检测困难等问题。

【技术实现步骤摘要】
基于参数辨识的多频多负载WPT系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及无线电能传输(WPT)
，尤其涉及一种基于参数辨识的多频多负载WPT系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]传统的电能传输方式通常采用电缆等连接装置来让用电设备从电网中获取电能。其连接部分会因为裸露在外而受到摩擦从而产生破损和电火花，这不仅会降低电气设备使用寿命，还会威胁到供电的安全，尤其在矿井、油田开采等环境恶劣的场合，甚至会造成重大安全事故。
[0003]针对上述问题，无线电能传输方式应运而生。无线电能传输技术，即电网与用电设备之间不需要电缆等连接装置直接连接，极大程度解决了传统供电方式的不足。其中，无线电能传输技术是目前研究较多的无线电能传输方式。随着研究的推进，研究学者们逐渐关注到系统的参数适应性，WPT系统的互感和负载参数存在可变和未知特性，互感和负载参数的变化会导致系统的工作频率发生漂移，偏离系统的谐振频率，让系统稳定性变差，进而给WPT系统的研究造成困难。
[0004]为解决这个难题，广大研究工作者做了很多的研究。目前采用的方法主要可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于参数辨识的多频多负载WPT系统，其特征在于，包括直流电源(1)、高频逆变器(2)、原边能量发射模块(3)、副边能量接收模块(4)、系统负载(5)以及原边信号控制及处理模块(6)；所述副边能量接收模块(4)包括n≥2个固有谐振频率分别为f1,f2,
…
f
n
的电能接收回路，每个所述电能接收回路包括串联连接的副边磁能拾取线圈、副边补偿电容；所述原边信号控制及处理模块(6)包括顺序连接的电流检测电路、DSP模块、复合调制PWM控制电路；所述复合调制PWM控制电路用于根据电能接收回路n个不同的固有谐振频率输出n个不同频率的复合调制波来驱动所述高频逆变器(2)工作；所述电流检测电路用于采集发射侧电流；所述DSP模块用于对所述电流检测电路采集的发射侧电流进行FFT分析，得到不同频率下发射侧的电流有效值I
p1mea
,I
p2mea
…
I
pnmea
，以及根据I
p1mea
,I
p2mea
…
I
pnmea
计算辨识参数M
ps1
,M
ps2
…
M
psn
和R
L1
,R
L2
…
R
Ln
，M
psi
表示所述原边能量发射模块(3)与第i个副边磁能拾取线圈L
si
之间的互感，R
Li
表示所述系统负载(5)中与第i个副边磁能拾取线圈连接的负载，i＝1,2
…
n；所述DSP模块还用于根据辨识参数M
ps1
,M
ps2
…
M
psn
和R
L1
,R
L2
…
R
Ln
控制所述复合调制PWM控制电路输出新的复合调制波来改变所述高频逆变器(2)的工作状态使其适应当前负载需求。2.根据权利要求1所述的基于参数辨识的多频多负载WPT系统，其特征在于，所述DSP模块根据I
p1mea
,I
p2mea
…
I
pnmea
计算辨识参数M
ps1
,M
ps2
…
M
psn
和R
L1
,R
L2
…
R
Ln
的具体过程为：将辨识参数M
ps1
,M
ps2
…
M
psn
和R
L1
,R
L2
…
R
Ln
作为多目标寻优问题的优化变量ψ，将原边电流有效值I
p1
,I
p2
…
I
pn
的测量值I
p1mea
,I
p2mea
…
I
pnmea
与理论计算值I
p1
(ψ),I
p2
(ψ)
…
I
pn
(ψ)分别作差，构建第一目标函数F(ψ)，并构建第一优化问题：s.t.M
psiL
<M
psi
<M
psiH
,R
LiL
<R
Li
<R
LiH
,i＝1,2
…
n其中，M
psiL
、M
psiH
分别表示M
psi
的上限和下限，R
LiL
、R
LiH
分别表示R
Li
的上限和下限；对所述第一优化问题进行求解，获得辨识参数M
ps1
,M
ps2
…
M
psn
和R
L1
,R
L2
…
R
Ln
的初始解。3.根据权利要求2所述的基于参数辨识的多频多负载WPT系统，其特征在于，所述DSP模块还用于对所述电流检测电路采集的发射侧电流进行FFT分析，得到不同频率下发射侧的电流与电压之间的相位差θ1,θ2…
θ
n
的正切值tanθ
1mea
,tanθ
2mea
…
tanθ
nmea
，还用于根据I
p1mea
,I
p2mea
…
I
pnmea
、tanθ
1mea
,tanθ
2mea
…
tanθ
nmea
以及辨识参数M
ps1
,M
ps2
…
M
psn
和R
L1
,R
L2
…
R
Ln
的初始解计算辨识参数M
ps1
,M
ps2
…
M
psn
和R
L1
,R
L2
…
R
Ln
的最终解。4.根据权利要求3所述的基于参数辨识的多频多负载WPT系统，其特征在于，所述DSP模块根据I
p1mea
,I
p2mea
…
I
pnmea
、tanθ
1mea
,tanθ
2mea
…
tanθ
nmea
以及辨识参数M
ps1
,M
ps2
…
M
psn
和R
L1
,R
L2
…
R
Ln
的初始解计算辨识参数M
ps1
,M
ps2
…
M
psn
和R
L1
,R
L2
…
R
Ln
的最终解的具体过程为：
将辨识参数M
ps1
,M
ps2
…
M
psn
和R
L1
,R
L2
…
R
Ln
的初始解作为初始值，将原边电流有效值I
p1
,I
p2
…
I
pn
的测量值I
p1mea
,I
p2mea
…
I
pnmea
与理论计算值I
p1
(ψ),I
p2
(ψ)
…
I
pn
(ψ)分别作差，以及将原边电压与电流之间相位差的正切值的测量值tanθ
1mea
,tanθ
2mea
…
tanθ
nmea
与理论计算值tanθ1(ψ),tanθ1(ψ)
…
tanθ1(ψ)分别作差，构建第二目标函数λ(ψ)，并构建第二优化问题：将所述第二目标函数λ(ψ)进行泰勒二阶展开，得到二次近似模型：s.t.||d||≤Δ
k
其中，d＝ψ
‑
ψ

【专利技术属性】
技术研发人员：夏晨阳，杨子健，刘云海，任刚，鄢家安，吴周森，邢爱雯，陆昊，鲁扬，孙安冉，刘杰，高宇翔，丁可，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：