一种非接触供电系统的电能控制方法和装置与流程

本发明实施例涉及供电技术领域，尤其涉及一种非接触供电系统的电能控制方法和装置。

背景技术：

现有的非接触供电系统对传输电能的控制主要有两种实现方式。其中一种方式为：控制地面逆变电源的输出功率相对恒定，不随负载发生变化。这种方式，地面逆变电源的控制及其实现都相当容易，但由于输出功率不能随负载而变，整个系统效率较低。图5为现有技术中的一种非接触供电系统的结构示意图，如图5所示，无论负载电流i0如何变化，逆变器的输出电流ip保持恒定，系统控制比较简单，实现的难度也相当较小，但是，输出电能难以得到合理利用，系统效率会比较低。

另一种方式为：实时检测负载功率需求，通过无线信道反馈给地面逆变电源，及时调节输出功率以满足负载需求。这种方式系统效率高，能够做到按需控制电能输出，但系统的实现比较复杂，无线信道的可靠性及其时延对整个系统稳定性会产生重要影响。图6为现有技术中的另一种非接触供电系统的结构示意图，如图6所示，实时检测负载的功率需求，通过无线信道反馈给地面逆变器，及时调节输出功率以满足负载需求。这种方式系统效率高，能够做到按需控制电能输出，但是，需要通过无线信道将负载功率需求，反馈到发射端的逆变器作为逆变器控制的目标，以完成对负载功率的调节。也就是说，目前的实现方案需要通过闭环控制才能达到对负载功率的调节。而闭环控制的无线信道的时延和可用性，对整个系统的稳定性会产生不利影响，通常需要采取更加复杂的控制策略，来改善系统的稳定性，整个系统的实现也比较复杂。

因此，如何提供一种具有较高效率且实现方式简单的非接触供电系统的电能控制方法，成为亟需解决的问题。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明实施例提供一种非接触供电系统的电能控制方法和装置。

第一方面，本发明实施例提供一种非接触供电系统的电能控制方法，所述方法包括：

检测非接触供电系统的逆变器的输出电压和所述逆变器的输出电流；

根据所述输出电压、所述输出电流和所述供电系统的系统参数，得到所述供电系统的负载的功率；

将所述负载的功率作为所述逆变器的调节目标，对所述供电系统的输出电能进行控制。

第二方面，本发明实施例提供一种非接触供电系统的电能控制装置，所述装置包括：

检测模块，用于检测非接触供电系统的逆变器的输出电压和所述逆变器的输出电流；

负载功率模块，用于根据所述输出电压、所述输出电流和所述供电系统的系统参数，得到所述供电系统的负载的功率；

控制模块，用于将所述负载的功率作为所述逆变器的调节目标，对所述供电系统的输出电能进行控制。

第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，所述设备包括存储器和处理器，所述处理器和所述存储器通过总线完成相互间的通信；所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行上述非接触供电系统的电能控制方法。

第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述非接触供电系统的电能控制方法。

本发明实施例提供的非接触供电系统的电能控制方法和装置，通过检测非接触供电系统的逆变器的输出电压和所述逆变器的输出电流，根据所述输出电压、所述输出电流和所述供电系统的系统参数，得到所述供电系统的负载的功率，将所述负载的功率作为所述逆变器的调节目标，对所述供电系统的输出电能进行控制，可以准确估计当前时刻所述负载所需的功率，根据所述负载所需的功率，控制传输的电能，提高了电能控制的效率，由于所述方法和系统无需无线通讯信道构成反馈，实现方式简便，提高了所述非接触供电系统工作的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的非接触供电系统的电能控制方法流程图；

图2为本发明实施例提供的非接触供电系统的电能控制装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的电子设备的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的非接触供电系统的结构示意图；

图5为现有技术中的一种非接触供电系统的结构示意图；

图6为现有技术中的另一种非接触供电系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的非接触供电系统的电能控制方法流程图，如图1所示，所述方法包括：

步骤10、检测非接触供电系统的逆变器的输出电压和所述逆变器的输出电流；

步骤11、根据所述输出电压、所述输出电流和所述供电系统的系统参数，得到所述供电系统的负载的功率；

步骤12、将所述负载的功率作为所述逆变器的调节目标，对所述供电系统的输出电能进行控制。

图4为本发明实施例提供的非接触供电系统的结构示意图，如图4所示，所述供电系统包括：发射端和拾取端，所述发射端包括：逆变器、发射端的补偿装置和发射导轨，所述拾取端包括：拾取装置、拾取端的补偿装置、高频整流和功率调节器。其中，所述发射导轨和所述拾取装置组成耦合磁路。所述发射导轨与所述拾取装置之间通过磁场耦合、无机械接触。所述拾取端对所述发射端的影响，可以通过反射阻抗来描述。

服务器可以检测所述供电系统发射端的逆变器的输出电压和所述逆变器的输出电流，其中，所述输出电压可以记为us，所述输出电流可以记为ip。然后，所述服务器可以根据所述输出电压us、所述输出电流ip以及非接触供电模型，得到所述供电系统的负载的功率，将所述负载的功率作为所述逆变器控制的目标，对所述供电系统的输出电能进行控制，以完成对所述负载的功率的调节。

本发明实施例提供的非接触供电系统的电能控制方法，通过检测非接触供电系统的逆变器的输出电压和所述逆变器的输出电流，根据所述输出电压、所述输出电流和所述供电系统的系统参数，得到所述供电系统的负载的功率，将所述负载的功率作为所述逆变器的调节目标，对所述供电系统的输出电能进行控制，可以准确估计当前时刻所述负载所需的功率，根据所述负载所需的功率，控制传输的电能，提高了电能控制的效率，所述方法无需无线通讯信道构成反馈，以开环控制获得闭环的控制效果，实现方式简便，提高了所述非接触供电系统工作的可靠性。

可选的，在上述实施例的基础上，所述系统参数包括：

所述供电系统的发射导轨的等效电阻、所述供电系统的角频率、所述供电系统的耦合磁路的互感以及所述供电系统的功率调节器的占空比；

相应地，所述根据所述输出电压、所述输出电流和所述供电系统的系统参数，得到所述非接触供电系统的负载功率，包括：

根据所述输出电压、所述输出电流和所述发射导轨的等效电阻，得到所述供电系统的拾取端对所述发射端的反射阻抗；

根据所述反射阻抗、所述输出电流、所述互感、所述角频率和所述占空比，得到所述负载的电流和所述负载的电阻；

根据所述负载的电流和所述负载的电阻，得到所述负载的功率。

具体地，服务器检测到逆变器的输出电压和输出电流之后，可以从数据库中，获取所述供电系统的发射导轨的等效电阻、所述供电系统的角频率、所述供电系统的耦合磁路的互感以及所述供电系统的功率调节器的占空比，所述服务器还可以从数据库中获取所述供电系统的发射端的补偿装置的电容和所述供电系统的发射导轨的电感。如图4所示，所述发射端的补偿装置的电容可以记为cp，所述发射导轨的电感可以记为lp，所述发射导轨的等效电阻可以记为rp，所述供电系统的角频率可以记为w、所述互感可以记为m，所述占空比可以记为d。

然后，所述服务器可以根据公式一，计算所述供电系统的拾取端对所述发射端的反射阻抗，其中，所述反射阻抗可以记为zr。

us＝ip·(w·lp-1/(w·cp))+ip·rp+ip·zr(公式一)

由于，在正常情况下，所述供电系统工作于谐振状态，在所述谐振状态下，满足：w·lp-1/(w·cp)＝0，所述公式一可以简化为公式二。

us＝ip·rp+ip·zr(公式二)

所述服务器可以根据所述公式二、所述输出电压us、所述输出电流ip和所述发射导轨的等效电阻rp，得到所述反射阻抗zr。

然后，所述服务器可以根据所述反射阻抗zr、所述输出电流ip、所述互感m、所述角频率w和所述占空比d，得到所述负载的电流和所述负载的电阻；其中，所述负载的电流可以记为i0，所述负载的电阻可以记为r0。

然后，所述服务器可以根据公式三，得到所述负载的功率，所述负载的功率可以记为p0。

p0＝i²0·r0(公式三)

本发明实施例提供的非接触供电系统的电能控制方法，通过根据所述输出电压、所述输出电流和所述供电系统的发射导轨的等效电阻，得到所述供电系统的拾取端对所述发射端的反射阻抗，根据所述反射阻抗、所述输出电流、所述供电系统的互感、所述供电系统的角频率和所述供电系统的占空比，得到所述负载的电流和所述负载的电阻，根据所述负载的电流和所述负载的电阻，得到所述负载的功率，可以准确估计所述负载的功率需求，使得所述方法更加科学。

可选的，在上述实施例的基础上，所述根据所述反射阻抗、所述输出电流、所述互感、所述角频率和所述占空比，得到所述负载的电流和所述负载的电阻，包括：

根据所述反射阻抗、所述角频率和所述互感，得到所述拾取端的交流等效电阻；

根据所述交流等效电阻，得到所述负载的电阻；

根据所述反射阻抗和所述输出电流，得到反射阻抗电压；

根据所述反射阻抗电压、所述角频率、所述互感和所述占空比，得到所述负载的电流。

具体地，所述服务器得到所述反射阻抗zr之后，可以根据所述反射阻抗以及获取到的所述角频率w和所述互感m，按照公式四，得到所述拾取端的交流等效电阻。其中，所述交流等效电阻可以记为rac。

rac＝(w²·m²)/zr(公式四)

所述服务器得到所述交流等效电阻rac之后，可以按照公式五，得到所述负载的电阻r0。

r0＝(π·rac)/8(公式五)

所述服务器可以根据公式六、所述反射阻抗zr和所述输出电流ip，得到反射阻抗电压，其中，所述反射阻抗电压可以记为ur。

ur＝ip·zr(公式六)

所述服务器得到所述反射阻抗电压ur之后，可以根据所述反射阻抗电压ur、所述角频率w、所述互感m和所述占空比d，得到所述负载的电流i0。

本发明实施例提供的非接触供电系统的电能控制方法，通过根据反射阻抗、角频率和互感，得到拾取端的交流等效电阻，根据所述交流等效电阻，得到负载的电阻，根据所述反射阻抗和所述输出电流，得到反射阻抗电压，根据所述反射阻抗电压、角频率、互感和占空比，得到所述负载的电流，使得所述方法更加科学。

可选的，在上述实施例的基础上，所述根据所述反射阻抗电压、所述角频率、所述互感和所述占空比，得到所述负载的电流，包括：

根据所述反射阻抗电压、所述角频率和所述互感，得到所述拾取端的电流；

根据所述拾取端的电流和所述占空比，得到所述负载的电流。

具体地，服务器得到反射阻抗电压ur之后，可以根据所述反射阻抗电压ur、角频率w和互感m，按照公式七，得到拾取端的电流。其中，所述拾取端的电流可以记为i2。

i2＝ur/(w·m)(公式七)

所述服务器得到所述拾取端的电流i2之后，可以按照公式八，得到所述负载的电流i0。

本发明实施例提供的非接触供电系统的电能控制方法，通过根据反射阻抗电压、所述角频率和所述互感，得到拾取端的电流，根据所述拾取端的电流和占空比，得到所述负载的电流，使得所述方法更加科学。

图2为本发明实施例提供的非接触供电系统的电能控制装置的结构示意图，如图2所示，所述装置包括：检测模块20、负载功率模块21和控制模块22，其中：

检测模块20用于检测非接触供电系统的逆变器的输出电压和所述逆变器的输出电流；负载功率模块21用于根据所述输出电压、所述输出电流和所述供电系统的系统参数，得到所述供电系统的负载的功率；控制模块22用于将所述负载的功率作为所述逆变器的调节目标，对所述供电系统的输出电能进行控制。

本发明实施例提供一种非接触供电系统的电能控制装置，所述装置可以包括：检测模块20、负载功率模块21和控制模块22。所述检测模块20可以检测非接触供电系统的逆变器的输出电压us和所述逆变器的输出电流ip。所述负载功率模块21可以根据所述输出电压us、所述输出电流ip以及非接触供电模型，得到所述供电系统的负载的功率。所述控制模块22可以将所述负载的功率作为所述逆变器的调节目标，对所述供电系统的输出电能进行控制，以完成对所述负载的功率的调节。

本发明实施例提供的非接触供电系统的电能控制装置，其功能具体参照上述方法实施例，此处不再赘述。

本发明实施例提供的非接触供电系统的电能控制装置，通过检测非接触供电系统的逆变器的输出电压和所述逆变器的输出电流，根据所述输出电压、所述输出电流和所述供电系统的系统参数，得到所述供电系统的负载的功率，将所述负载的功率作为所述逆变器的调节目标，对所述供电系统的输出电能进行控制，可以准确估计当前时刻所述负载所需的功率，根据所述负载所需的功率，控制传输的电能，提高了电能控制的效率，所述装置无需无线通讯信道构成反馈，以开环控制获得闭环的控制效果，实现方式简便，提高了所述非接触供电系统工作的可靠性。

可选的，在上述实施例的基础上，所述负载功率模块包括：获取子模块、反射阻抗子模块、负载参量子模块和负载功率子模块，其中：

获取子模块用于获取所述供电系统的系统参数，所述系统参数包括：所述供电系统的发射导轨的等效电阻、所述供电系统的角频率、所述供电系统的耦合磁路的互感以及所述供电系统的功率调节器的占空比；反射阻抗子模块用于根据所述输出电压、所述输出电流和所述发射导轨的等效电阻，得到所述供电系统的拾取端对所述发射端的反射阻抗；负载参量子模块用于根据所述反射阻抗、所述输出电流、所述互感、所述角频率和所述占空比，得到所述负载的电流和所述负载的电阻；负载功率子模块，用于根据所述负载的电流和所述负载的电阻，得到所述负载的功率。

具体地，上述实施例中所述的负载功率模块可以包括：获取子模块、反射阻抗子模块、负载参量子模块和负载功率子模块。

检测模块检测到逆变器的输出电压us和输出电流ip之后，所述获取子模块可以从数据库中获取非接触供电系统的发射导轨的等效电阻rp、所述供电系统的角频率w、所述供电系统的耦合磁路的互感m以及所述供电系统的功率调节器的占空比d。所述获取子模块还可以获取所述供电系统的发射端的补偿装置的电容cp、所述供电系统的发射导轨的电感lp。

然后，所述反射阻抗子模块可以根据公式一，计算所述供电系统的拾取端对所述发射端的反射阻抗，其中，所述反射阻抗可以记为zr。

us＝ip·(w·lp-1/(w·cp))+ip·rp+ip·zr(公式一)

由于，在正常情况下，所述供电系统工作于谐振状态，在所述谐振状态下，满足：w·lp-1/(w·cp)＝0，所述公式一可以简化为公式二。

us＝ip·rp+ip·zr(公式二)

所述反射阻抗子模块可以根据所述公式二、所述输出电压us、所述输出电流ip和所述发射导轨的等效电阻rp，得到所述反射阻抗zr。

然后，所述负载参量子模块可以根据所述反射阻抗zr、所述输出电流ip、所述互感m、所述角频率w和所述占空比d，得到所述负载的电流i0和所述负载的电阻r0。

然后，所述负载功率子模块可以根据公式三，得到所述负载的功率p0。

p0＝i²0·r0(公式三)

本发明实施例提供的非接触供电系统的电能控制装置，通过获取非接触供电系统的发射导轨的电感、所述发射导轨的等效电阻、所述供电系统的角频率、所述供电系统的耦合磁路的互感以及所述供电系统的功率调节器的占空比，根据所述输出电压、所述输出电流和所述发射导轨的等效电阻，得到所述供电系统的拾取端对所述发射端的反射阻抗，根据所述反射阻抗、所述输出电流、所述互感、所述角频率和所述占空比，得到所述负载的电流和所述负载的电阻，根据所述负载的电流和所述负载的电阻，得到所述负载的功率，可以准确估计所述负载的功率需求，使得所述装置更加科学。

可选的，在上述实施例的基础上，所述负载参量子模块包括：交流等效电阻单元、负载电阻单元、反射阻抗电压单元和负载电流单元，其中：

交流等效电阻单元用于根据所述反射阻抗、所述角频率和所述互感，得到所述拾取端的交流等效电阻；负载电阻单元用于根据所述交流等效电阻，得到所述负载的电阻；反射阻抗电压单元用于根据所述反射阻抗和所述输出电流，得到反射阻抗电压；负载电流单元用于根据所述反射阻抗电压、所述角频率、所述互感和所述占空比，得到所述负载的电流。

具体地，上述实施例中所述的负载参量子模块可以包括：交流等效电阻单元、负载电阻单元、反射阻抗电压单元和负载电流单元。

反射阻抗子模块得到所述反射阻抗zr之后，所述交流等效电阻单元可以根据所述反射阻抗，以及获取到的所述角频率w和所述互感m，按照公式四，得到所述拾取端的交流等效电阻。其中，所述交流等效电阻可以记为rac。

rac＝(w²·m²)/zr(公式四)

所述交流等效电阻单元得到所述交流等效电阻rac之后，所述负载电阻单元可以按照公式五，得到所述负载的电阻r0。

r0＝(π·rac)/8(公式五)

所述反射阻抗电压单元可以根据公式六、所述反射阻抗zr和所述输出电流ip，得到反射阻抗电压，其中，所述反射阻抗电压可以记为ur。

ur＝ip·zr(公式六)

所述反射阻抗电压单元得到所述反射阻抗电压ur之后，所述负载电流单元可以根据所述反射阻抗电压ur、所述角频率w、所述互感m和所述占空比d，得到所述负载的电流i0。

本发明实施例提供的非接触供电系统的电能控制装置，通过根据反射阻抗、角频率和互感，得到拾取端的交流等效电阻，根据所述交流等效电阻，得到负载的电阻，根据所述反射阻抗和所述输出电流，得到反射阻抗电压，根据所述反射阻抗电压、角频率、互感和占空比，得到所述负载的电流，使得所述装置更加科学。

可选的，在上述实施例的基础上，所述负载电流单元包括：拾取端电流子单元和负载电流子单元，其中：

拾取端电流子单元用于根据所述反射阻抗电压、所述角频率和所述互感，得到所述拾取端的电流；负载电流子单元用于根据所述拾取端的电流和所述占空比，得到所述负载的电流。

具体地，上述实施例中所述的负载电流单元可以包括：拾取端电流子单元和负载电流子单元。

反射阻抗电压单元得的反射阻抗电压ur之后，所述拾取端电流子单元可以根据所述反射阻抗电压ur、角频率w和互感m，按照公式七，得到拾取端的电流i2。

i2＝ur/(w·m)(公式七)

所述拾取端电流子单元得到所述拾取端的电流i2之后，所述负载电流子单元可以按照公式八，得到所述负载的电流i0。

本发明实施例提供的非接触供电系统的电能控制装置，通过根据所述反射阻抗电压、所述角频率和所述互感，得到所述拾取端的电流，根据所述拾取端的电流和所述占空比，得到所述负载的电流，使得所述装置更加科学。

图3为本发明实施例提供的电子设备的结构示意图，如图3所示，所述设备包括：处理器(processor)31、存储器(memory)32和总线33，其中：

所述处理器31和所述存储器32通过所述总线33完成相互间的通信；所述处理器31用于调用所述存储器32中的程序指令，以执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：检测非接触供电系统的逆变器的输出电压和所述逆变器的输出电流；根据所述输出电压、所述输出电流和所述供电系统的系统参数，得到所述供电系统的负载的功率；将所述负载的功率作为所述逆变器的调节目标，对所述供电系统的输出电能进行控制。

本发明实施例公开一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：检测非接触供电系统的逆变器的输出电压和所述逆变器的输出电流；根据所述输出电压、所述输出电流和所述供电系统的系统参数，得到所述供电系统的负载的功率；将所述负载的功率作为所述逆变器的调节目标，对所述供电系统的输出电能进行控制。

本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：检测非接触供电系统的逆变器的输出电压和所述逆变器的输出电流；根据所述输出电压、所述输出电流和所述供电系统的系统参数，得到所述供电系统的负载的功率；将所述负载的功率作为所述逆变器的调节目标，对所述供电系统的输出电能进行控制。

以上所描述的电子设备等实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明的实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的实施例各实施例技术方案的范围。