本技術(shù)涉及無(wú)線電能傳輸技術(shù)，尤其涉及一種電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)無(wú)線充電系統(tǒng)輸出功率控制方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、無(wú)線電能傳輸技術(shù)改變了有線輸電需要電氣接觸的方式，使電能供給更加靈活，應(yīng)用在電動(dòng)汽車充電領(lǐng)域尤其是動(dòng)態(tài)無(wú)線充電具有很大價(jià)值。電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)無(wú)線充電，能夠?qū)崿F(xiàn)電動(dòng)汽車的邊行駛邊充電，其通過(guò)鋪設(shè)在道路下面的供電導(dǎo)軌發(fā)射出來(lái)的能量給電動(dòng)汽車車載電池進(jìn)行充電，有效的解決了續(xù)航能力不足的問(wèn)題，同時(shí)能夠減少電動(dòng)汽車車載電池組容量，降低電動(dòng)汽車的成本。因此，電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)無(wú)線供電(electric?vehicledynamic?wireless?power?transfer,ev-dwpt)技術(shù)是電動(dòng)汽車無(wú)線充/供電技術(shù)的一個(gè)非常重要分支。

2、在電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)無(wú)線充電系統(tǒng)中，根據(jù)不同的路面端能量發(fā)射裝置結(jié)構(gòu)，可以分為基于長(zhǎng)導(dǎo)軌的動(dòng)態(tài)無(wú)線充電和基于短導(dǎo)軌的動(dòng)態(tài)無(wú)線充電兩種。基于短導(dǎo)軌的電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)無(wú)線充電方案如圖1所示，具有靈活、電磁污染小、損耗小等優(yōu)點(diǎn)，成為當(dāng)前的主流方案。然而當(dāng)電動(dòng)汽車行駛在導(dǎo)軌切換處時(shí)，發(fā)射線圈與拾取線圈之間的互感會(huì)有明顯的變化，導(dǎo)致系統(tǒng)的輸出功率不穩(wěn)定。不穩(wěn)定的功率脈動(dòng)會(huì)影響車載電池充電壽命。因此，ev-dwpt系統(tǒng)的輸出功率穩(wěn)定控制至關(guān)重要。

3、基于磁耦合的ev-dwpt系統(tǒng)的輸出功率對(duì)線圈耦合系數(shù)的變化很敏感。為了根據(jù)耦合互感變化調(diào)節(jié)輸出功率，一般有一次側(cè)控制、二次側(cè)控制的功率控制方法。對(duì)于二次側(cè)控制來(lái)說(shuō)，需要在副邊增加dcdc環(huán)節(jié)，進(jìn)行功率調(diào)節(jié)，由于電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)無(wú)線充電系統(tǒng)功率等級(jí)一般較高，對(duì)dcdc環(huán)節(jié)的電氣應(yīng)力要求較高，同時(shí)對(duì)散熱要求也比較高。

4、因此，有必要給出一種方法解決上述問(wèn)題，通過(guò)一次側(cè)控制的方式解決基于lcc-s補(bǔ)償?shù)膃v-dwpt系統(tǒng)中由于耦合系數(shù)變化而引起的輸出功率波動(dòng)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)提供一種基于原邊控制的ev-dwpt系統(tǒng)輸出功率控制方法及裝置，通過(guò)一次側(cè)控制的方式解決基于lcc-s補(bǔ)償?shù)膃v-dwpt系統(tǒng)中由于耦合系數(shù)變化而引起的輸出功率波動(dòng)問(wèn)題。

2、本技術(shù)的技術(shù)方案如下：

3、根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的第一方面，提供一種基于原邊控制的ev-dwpt系統(tǒng)輸出功率控制方法，包括：

4、s1:根據(jù)lcc-s拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的輸出特性，確定功率波動(dòng)影響因子；

5、s2:基于雙電能發(fā)射端、單電能接收端的lcc-s補(bǔ)償ev-dwpt系統(tǒng)，采集所述雙電能發(fā)射端的參數(shù)信息，建立關(guān)于所述功率波動(dòng)影響因子的系統(tǒng)等效互感模型；其中，所述雙電能發(fā)射端包括第一電能發(fā)射端和第二電能發(fā)射端，所述第一電能發(fā)射端至少包括第一高頻逆變模塊，所述第二電能發(fā)射端至少包括第二高頻逆變模塊；

6、s3:根據(jù)所述系統(tǒng)等效互感模型，通過(guò)同步控制結(jié)構(gòu)對(duì)所述第一高頻逆變模塊和第二高頻逆變模塊進(jìn)行同步移相控制，使所述電能接收端的輸出電壓和輸出功率保持穩(wěn)定。

7、可選地，所述lcc-s拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括：

8、直流電源、高頻逆變電路、原邊補(bǔ)償電路、發(fā)射線圈、接收線圈、副邊補(bǔ)償電路、整流濾波電路和用電負(fù)載；其中，

9、所述原邊補(bǔ)償電路包括補(bǔ)償線圈lf、第一補(bǔ)償電容cf和第二補(bǔ)償電容cp，補(bǔ)償線圈lf的一端連接高頻逆變電路的一端，補(bǔ)償線圈lf的另一端連接有第一補(bǔ)償電容cf的一端和發(fā)射線圈lp的一端，發(fā)射線圈lp的另一端連接第二補(bǔ)償電容cp，高頻逆變電路的另一端分別連接第一補(bǔ)償電容cf的另一端和第二補(bǔ)償電容cp的另一端；

10、所述副邊補(bǔ)償電路包括第三補(bǔ)償電容cs，所述第三補(bǔ)償電容cs的一端連接整流濾波電路的一端，第三補(bǔ)償電容cs的另一端連接接收線圈ls的一端，所述整流濾波電路的另一端連接接收線圈ls的另一端。

11、可選地，根據(jù)lcc-s拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的輸出特性，確定功率波動(dòng)影響因子，具體包括：

12、s101：在所述lcc-s拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)處于諧振狀態(tài)的條件下，建立副邊電抗模型和副邊輸出電流模型；

13、s102：根據(jù)所述副邊電抗模型和副邊輸出電流模型，在所述副邊輸出電流保持穩(wěn)定時(shí)，確定所述功率波動(dòng)影響因子。

14、可選地，在所述lcc-s拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)處于諧振狀態(tài)的條件下，建立副邊電抗模型和副邊輸出電流模型，具體包括：

15、在lcc-s拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，當(dāng)系統(tǒng)諧振時(shí)：

16、

17、副邊的等效負(fù)載為則有：

18、

19、其中，zs表示副邊電抗，zref表示一次側(cè)發(fā)射阻抗；zp表示原邊電抗；

20、

21、其中，it表示原邊輸入電流，ip表示原邊諧振腔電流，is表示副邊輸出電流；

22、udc表示直流輸入電壓，uin表示交流輸入電壓，ul和il分別表示電能接收端的直流輸出電壓和電流，lp、ls和lf分別表示發(fā)射線圈、接收線圈和補(bǔ)償線圈的電感；m表示發(fā)射線圈和接收線圈之間的互感；ω表示工作頻率，req表示副邊的等效負(fù)載。

23、可選地，根據(jù)所述副邊電抗模型和副邊輸出電流模型，在所述副邊輸出電流保持穩(wěn)定時(shí)，所述確定功率波動(dòng)影響因子；具體包括：

24、基于公式(2)和公式(3)進(jìn)行原邊的功率控制，確定功率波動(dòng)影響因子為原邊諧振腔電流ip和能量線圈間互感m。

25、可選地，在雙電能發(fā)射端、單電能接收端的lcc-s補(bǔ)償ev-dwpt系統(tǒng)中，第一電能發(fā)射端和第二電能發(fā)射端相鄰的鋪設(shè)在公路上，第一電能發(fā)射端的發(fā)射線圈lp1和第二電能發(fā)射端的發(fā)射線圈lp2與設(shè)置在電動(dòng)汽車上的電能接收端的接收線圈ls構(gòu)成能量線圈；

26、其中，m1表示第一電能發(fā)射端的發(fā)射線圈lp1和接收線圈ls之間的互感，m2表示第二電能發(fā)射端的發(fā)射線圈lp2和接收線圈ls之間的互感，m3表示第一電能的發(fā)射線圈lp1和第二電能的發(fā)射線圈lp2的互感；m1和m2會(huì)隨著電子汽車的移動(dòng)而變化；m3在線圈間距確定的情況下保持不變。

27、可選地，所述基于雙電能發(fā)射端、單電能接收端的lcc-s補(bǔ)償ev-dwpt系統(tǒng)，采集所述雙電能發(fā)射端的參數(shù)信息，建立關(guān)于所述功率波動(dòng)影響因子的系統(tǒng)等效互感模型，具體包括：

28、s201，確定接收線圈ls對(duì)發(fā)射線圈lp1和發(fā)射線圈lp2產(chǎn)生的反射阻抗分別為：

29、

30、其中，則參數(shù)取值設(shè)為lf1＝lf2＝lf，cf1＝cf2＝cf，cp1＝cp2＝cp，lp1＝lp2＝lp，且諧振腔電流相同ip1＝ip2＝ip，則所述接收線圈ls對(duì)發(fā)射線圈lp1和發(fā)射線圈lp2產(chǎn)生的反射阻抗轉(zhuǎn)化為：

31、

32、s202：設(shè)置約束條件為：當(dāng)忽略高頻逆變模塊損耗和補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)損耗時(shí)，直流輸入功率等于發(fā)射線圈上消耗的有功功率，則有：

33、

34、s203:當(dāng)ip1和ip2同頻同相且大小相同時(shí)，則有系統(tǒng)等效互感模型為：

35、

36、其中，pdc1表示第一電能發(fā)射場(chǎng)的直流輸入功率，pdc2表示第二電能發(fā)射場(chǎng)的直流輸入功率，udc1表示第一電能發(fā)射場(chǎng)的直流輸入電壓，idc1表示第一電能發(fā)射場(chǎng)的直流輸入電流，ip1_rms表示諧振腔電流ip1的有效值，ip2_rms表示諧振腔電流ip2的有效值，rp1表示發(fā)射線圈lp1的等效電阻，re{zr1}和re{zr2}表示兩個(gè)反射阻抗的等效電阻，re{zs}表示表示副邊電抗zs的等效電阻。

37、另一方面，提供一種基于原邊控制的ev-dwpt系統(tǒng)輸出功率控制裝置，包括：

38、影響因子確定模塊，用于根據(jù)lcc-s拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的輸出特性，確定功率波動(dòng)影響因子；

39、模型構(gòu)建模塊，基于雙電能發(fā)射端、單電能接收端的lcc-s補(bǔ)償ev-dwpt系統(tǒng)，采集所述雙電能發(fā)射端的參數(shù)信息，建立關(guān)于所述功率波動(dòng)影響因子的系統(tǒng)等效互感模型；其中，所述雙電能發(fā)射端包括第一電能發(fā)射端和第二電能發(fā)射端，所述第一電能發(fā)射端至少包括第一高頻逆變模塊，所述第二電能發(fā)射端至少包括第二高頻逆變模塊；

40、同步移相控制模塊，根據(jù)所述系統(tǒng)等效互感模型，通過(guò)同步控制結(jié)構(gòu)對(duì)所述第一高頻逆變模塊和第二高頻逆變模塊進(jìn)行同步移相控制，使所述電能接收端的輸出電壓和輸出功率保持穩(wěn)定。

41、有益效果：

42、本技術(shù)提供了提供一種基于原邊控制的ev-dwpt系統(tǒng)輸出功率控制方法及裝置，根據(jù)lcc-s拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的輸出特性，確定功率波動(dòng)影響因子；基于雙電能發(fā)射端、單電能接收端的lcc-s補(bǔ)償ev-dwpt系統(tǒng)，采集所述雙電能發(fā)射端的參數(shù)信息，建立關(guān)于所述功率波動(dòng)影響因子的系統(tǒng)等效互感模型；其中，所述雙電能發(fā)射端包括第一電能發(fā)射端和第二電能發(fā)射端，所述第一電能發(fā)射端至少包括第一高頻逆變模塊，所述第二電能發(fā)射端至少包括第二高頻逆變模塊；根據(jù)所述系統(tǒng)等效互感模型，通過(guò)同步控制結(jié)構(gòu)對(duì)所述第一高頻逆變模塊和第二高頻逆變模塊進(jìn)行同步移相控制，通過(guò)一次側(cè)控制的方式解決基于lcc-s補(bǔ)償?shù)膃v-dwpt系統(tǒng)中由于耦合系數(shù)變化而引起的輸出功率波動(dòng)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)行駛過(guò)程中電動(dòng)汽車端輸出功率的穩(wěn)定控制，使輸出電壓和功率穩(wěn)定。

43、應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本技術(shù)。