恭喜西安理工大学简家乐获国家专利权
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龙图腾网恭喜西安理工大学申请的专利一种基于发射端电流电压检测的自动调谐方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115173579B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-14发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210889315.0,技术领域涉及:H02J50/12;该发明授权一种基于发射端电流电压检测的自动调谐方法是由简家乐;杨磊;崔振洋;陈鑫泽;包得意;陈学娜;梁玳瑞;刘贤设计研发完成,并于2022-07-27向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于发射端电流电压检测的自动调谐方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于发射端电流电压检测的自动调谐方法,首先对发射端电压、电流幅值以及它们之间的相位差进行检测,通过对幅值和相位差的检测值进行计算,得到发射端线圈和接收端线圈之间的互感估计值;根据串并联型电路拓扑发生谐振时一次侧电容等效值与互感值之间的关系,得到发射端等效电容的估计值;根据相控电容调谐方法中调节角θ和一次侧等效电容值的关系,得到调节电容值的θ反馈值;最后得到PWM波,进而得到需要的一次侧等效电容值,对电路进行补偿。本发明可以对非谐振状态下的互感值进行估计,然后使用相控电容式调谐方法对电路参数进行调节,使系统恢复谐振状态,保持较高的传输效率。
本发明授权一种基于发射端电流电压检测的自动调谐方法在权利要求书中公布了:1.一种基于发射端电流电压检测的自动调谐方法,其特征在于,具体按照以下步骤实施:步骤1、无线电能传输电路一次侧的补偿电容与发射线圈串联,电路二次侧的补偿电容与接收线圈并联,首先,直流电源Ud输出直流电通过S1-S4构成的H桥,在H桥中,S1和S4具有相同的驱动信号1,S2和S3具有相同的驱动信号2,且驱动信号1和驱动信号2互补,因此,直流电Ud在H桥中交替导通,被逆变为幅值为±Ud的交流电源Us,该交流电源Us的频率与驱动信号1和驱动信号2的频率相同;交流电源Us再通过由R1、L1和C1构成的补偿网络,R1为线路等效内阻,当R1被忽略后,C1和L1组成串联谐振电路,其固有谐振频率和Us同频,一次侧电路进入谐振状态,同理,在二次侧电路中,当R2被忽略后,接收线圈L2和电容C2构成并联谐振电路,其固有谐振频率也和Us同频,二次侧电路亦处于谐振状态,M为L1和L2之间的互感,M表征发射线圈和接收线圈之间的磁场联系程度;采用相控电容调谐电路和谐振电容Cu并联实现电容C1,相控电容调谐电路由开关管S5、电容Ccn和开关管S6依次串联,S5和S6为反串联的开关管,,S5和S6分别反向并联二极管D5、D6,S5和S6控制电容Ccn的投入电路的时间,进而控制Ccn的等效电容值,直流电Ud经过S1-S4构成的H桥变为Us后,Us通过由S5、S6、D5、D6、Ccn、Cu以及发射线圈L1构成串联谐振电路,通过调节S5和S6的控制信号,Ccn接入电路的时间被改变,S5、S6和Ccn所在支路的等效电容值得到变化;对发射端电压、电流幅值以及它们之间的相位差进行检测,通过对幅值和相位差的检测值进行计算,得到发射端线圈和接收端线圈之间的互感估计值;所述步骤1具体按照以下步骤实施:步骤1.1、电路初始状态为谐振状态,发射端和接收端满足:ω2L2C2=1.ω2L1C1=17接收端等效到发射端的反射阻抗Zr为: 得到发射端的总阻抗Z11为 步骤1.2、发射侧的总阻抗还可以通过测量得到,测量输入电压us和接收线圈上的电流i1后得到发射侧输入电压基波幅值Us、发射线圈上电流基波幅值I1以及输入电压与发射线圈上电流之间的相位差则发射端阻抗Z11=UsI1,阻抗角则发射端阻抗Z11另一种表达形式为: 步骤1.3、将一次侧的总阻抗的两种表达形式进行对等,结合式10和式11得到互感与电压电流幅值及它们之间的相位差的关系, 因此得到基于发射端检测的互感估计值: 步骤2、得到两线圈之间的互感估计值之后,根据串并联型电路拓扑发生谐振时一次侧电容等效值与互感值之间的关系,得到发射端等效电容的估计值;所述步骤2具体按照以下步骤实施:得到互感估计值后,由于电路拓扑为SP型,因此根据公式得到使发射侧谐振的等效电容值,即 步骤3、根据相控电容调谐方法中调节角θ和一次侧等效电容值的关系,得到调节电容值的θ反馈值;步骤4、根据得到的θ反馈值,将其转换成一定的电压值,并且将此电压值、此电压的相反值与一次侧电容两端经过归一化处理后的正弦电压进行比较,得到PWM波,将PWM波加在开关管S5和S6两端,控制其开通关断,就得到需要的一次侧等效电容值,对电路进行补偿。
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