动态无线供电系统发射线圈分段切换控制方法

本发明涉及无线供电技术，具体涉及一种动态无线供电系统发射线圈分段切换控制方法。

背景技术：

1、无线供电系统利用高频电磁场近场耦合原理，以高频磁场作为传输介质，通过发射线圈和接收线圈间的磁场耦合实现电能的无线传输。常见的两线圈无线供电系统主要由两个部分组成，一部分是连接在电源一侧的发射端，另一部分是位于负载侧的接收端，能量通过电磁感应的方式由发射端传输到接收端。动态无线供电系统可以用于对电气化交通运载工具进行动态充电，从而减少交通运载工具的停车充电时间，提高运载效率。

2、通常情况下，为了减少动态无线供电系统通电发射线圈的损耗，发射线圈需要进行分段供电，只有当接收线圈运动至某一段发射线圈附近时，该段发射线圈才开始工作；当接收线圈驶离某一段发射线圈后，该段发射线圈应该关闭。

3、然而，若分段发射线圈没有在合适时刻关闭或者启动，会导致发射线圈出现电流过大、电流振荡、电流尖峰等问题。如何确定分段发射线圈的启动和关闭时刻，成为一个关键问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提出了一种动态无线供电系统发射线圈分段切换控制方法，确定分段发射线圈的启动和关闭时刻，避免关闭和启动过程中的电流振荡或者尖峰问题。

2、为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

3、一种动态无线供电系统发射线圈分段切换控制方法，其关键在于，每一段发射线圈所对应的发射电路按照以下阶段进行控制：

4、阶段一：当前发射线圈对应的逆变器按预定的工作频率逆变输出高频交流电源，通过检测当前发射线圈电流ipn判断接收线圈位置，其余发射线圈处于断开状态；

5、阶段二：当接收线圈即将驶离当前发射线圈时，控制当前发射线圈进入能量耗散状态，并预测下一发射线圈的启动时间δts；

6、阶段三：当检测到当前发射线圈电流ipn下降至0时，控制当前发射线圈进入断开状态；

7、阶段四：经过启动时间δts，控制下一发射线圈进行软启动；

8、阶段五：将下一发射线圈作为当前发射线圈，按照阶段一至阶段四重复执行。

9、可选地，在阶段一中系统预设有标准电流ipn*与接收线圈位置s*的查询表，将t时刻检测得到的当前发射线圈电流ipn与查询表中的ipn*进行比较，找出与ipn最相近的ipn*值，将ipn*对应的位置s*作为t时刻的接收线圈位置st。

10、可选地，在阶段二中，通过预设的界限位置sm来作为接收线圈驶离当前发射线圈的判断标准，即：当st>sm时，控制当前发射线圈进入能量耗散状态。

11、可选地，每个发射线圈对应的逆变器是由四个开关管组成的全桥逆变器，当前发射线圈进入能量耗散状态时，对应逆变器中下端两个开关管保持闭合，上端两个开关管保持断开。

12、可选地，每个发射线圈对应的逆变器是由四个开关管组成的全桥逆变器，阶段三中通过控制当前发射线圈对应逆变器中四个开关管断开使其进入断开状态。

13、可选地，阶段二中按照以下方式预测下一发射线圈的启动时间δts：

14、首先，根据当前发射线圈进入断开状态之前最后两个采样时刻接收线圈的位置st-1和st计算接收线圈的移动速度vs：δt为采样间隔时间；

15、然后，根据当前发射线圈和下一发射线圈之间预留的间距dcoil，按照计算下一发射线圈的启动时间δts。

16、可选地，在阶段四中，通过移相调制的方式，使得下一发射线圈对应的逆变器输出电压脉宽从0°到180°逐渐增加实现软启动。

17、本发明的效果是：

18、(1)本发明提供了一种分段发射线圈的切换过程，可实现对接收线圈移动位置的估计。

19、(2)本发明提供了一种分段发射线圈的切换过程，可以避免直接关断通电发射线圈带来的电流尖峰，也可以避免直接开通下一个发射线圈带来的电流振荡。

20、(3)本发明基于对接收线圈移动速度的估计，可用于高速动态无线供电系统。

技术特征：

1.一种动态无线供电系统发射线圈分段切换控制方法，其特征在于，每一段发射线圈所对应的发射电路按照以下阶段进行控制：

2.根据权利要求1所述的动态无线供电系统发射线圈分段切换控制方法，其特征在于：在阶段一中系统预设有标准电流ipn*与接收线圈位置s*的查询表，将t时刻检测得到的当前发射线圈电流ipn与查询表中的ipn*进行比较，找出与ipn最相近的ipn*值，将ipn*对应的位置s*作为t时刻的接收线圈位置st。

3.根据权利要求1或2所述的动态无线供电系统发射线圈分段切换控制方法，其特征在于：在阶段二中，通过预设的界限位置sm来作为接收线圈驶离当前发射线圈的判断标准，即：当st>sm时，控制当前发射线圈进入能量耗散状态。

4.根据权利要求3所述的动态无线供电系统发射线圈分段切换控制方法，其特征在于：每个发射线圈对应的逆变器是由四个开关管组成的全桥逆变器，当前发射线圈进入能量耗散状态时，对应逆变器中下端两个开关管保持闭合，上端两个开关管保持断开。

5.根据权利要求1或4所述的动态无线供电系统发射线圈分段切换控制方法，其特征在于：每个发射线圈对应的逆变器是由四个开关管组成的全桥逆变器，阶段三中通过控制当前发射线圈对应逆变器中四个开关管断开使其进入断开状态。

6.根据权利要求2所述的动态无线供电系统发射线圈分段切换控制方法，其特征在于，阶段二中按照以下方式预测下一发射线圈的启动时间δts：

7.根据权利要求2所述的动态无线供电系统发射线圈分段切换控制方法，其特征在于，在阶段四中，通过移相调制的方式，使得下一发射线圈对应的逆变器输出电压脉宽从0°到180°逐渐增加实现软启动。

技术总结
本发明提供一种动态无线供电系统发射线圈分段切换控制方法，每一段发射线圈按照以下阶段进行控制：阶段一：当前发射线圈的逆变器逆变输出高频交流电源，通过检测当前发射线圈电流判断接收线圈位置；阶段二：当接收线圈即将驶离当前发射线圈时，控制当前发射线圈进入能量耗散状态，并预测下一发射线圈的启动时间；阶段三：当检测到当前发射线圈电流下降至0时，控制其进入断开状态；阶段四：经过启动时间，控制下一发射线圈进行软启动；阶段五：将下一发射线圈作为当前发射线圈，按照阶段一至四重复执行。其效果是：可以实现多个分段发射线圈的快速切换，使得每个发射线圈的供电时间最大化，同时避免切换过程中的线圈电流尖峰与振荡问题。

技术研发人员：刘野然,何正友,李勇,刘顺攀
受保护的技术使用者：西南交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16