本发明涉及无线充电领域，特别是一种基于自抗扰控制的动态无线充电恒流控制方法。
背景技术：
1、无线充电技术摆脱了物理介质的束缚，使得电能发射设备与电能接收设备具有相当的灵活性，同时由于电能接收设备与电能发射设备在物理上相互独立，保证了电能接收设备与电能发射设备的安全性。无线充电技术可分为：静态无线充电技术和动态无线充电技术。静态无线充电过程中电动汽车只能驻停。因此充电等待时间长，仍存在不方便的问题。动态无线充电在电动汽车行驶过程中持续无线供电。不仅不消耗电池的能量，还能对电池进行能量补给，使电动汽车能够长时间持续工作，大大提高了电动汽车使用的便利性。电动汽车行驶过程中，位于路面下的原边线圈实时给该汽车提供电能。但是车辆在行驶过程中，难免会发生横向偏移以及分段导轨切换区域的耦合关系变化，使得系统工作状态异常和输出功率不稳定。因此需要针对上述问题采取有效措施，使系统能够快速响应并且具有较强的鲁棒性。
2、在wpt系统中谐振网决定了其输出特性，目前新型复合谐振网络如lcc、lcl、sp/p等都对充电负载扰动具有良好的抗偏移能力，而lcc-s谐振网络与其他相比，具有原边恒流、副边恒压的输出特性和输出电压增益高、副边结构简单等特点，更适合用于锂电池无线充电。但是谐振拓扑改进只能在一定范围内保持输出的相对稳定，并且无法解决导轨切换是的输出波动问题，为了更好的解决这类问题，还需要对该系统进行闭环控制。wpt系统的闭环控制主要分为三类：原边控制、副边控制和谐振网络控制。通过对副边采用dc-dc控制策略，使用pid控制来实现闭环输出控制，但它超调明显，快速性差。在wpt系统中采用卡尔曼滤波模型预测复合控制来进行闭环输出控制，但该控制器设计复杂且需要精确的数学模型。在原边采用基于自调整模糊控制器的移相控制，虽然完成了闭环控制，但是该控制方法需要原副边之间通信，具有通信延迟，实时性差。在谐振网络中添加电容和电感，通过开关切换完成恒流恒压输出，由于切换之后系统固有频率会改变，使得整个系统不能完全谐振，传输效率降低。
技术实现思路
1、本发明的目的就是提供一种基于自抗扰控制的动态无线充电恒流控制方法。用于解决现有动态无线充电系统恒流控制响应慢且抗干扰能力弱的问题。
2、一种基于自抗扰控制的动态无线充电恒流控制方法，无线充电系统包括发射端和接收端，所述接收端整流器与充电负载之间连接有boost变换器，恒流控制方法具体步骤为：
3、s1：对无线充电系统进行分析获得输出电流与boost变换器参数的微分方程，并根据ladrc控制原理和微分方程确定系统的总扰动量；
4、s2：根据无线充电系统构建ladrc控制器；
5、s3：实时采集充电负载电流、电压信号并传给ladrc控制器，ladrc控制器通过估计各状态变量及总扰动并加以补偿；
6、s4：将控制信号限幅后作用于pwm发生器，经驱动电路后控制boost变换器的功率开关管，实现无线充电系统接收端的恒流控制。
7、可选的，所述boost变换器包括滤波电容c5、滤波电感l4、续流二极管d5和功率开关管q5；
8、所述滤波电感l4的一端与整流器的一个输出端连接，所述滤波电感l4的另一端与功率开关管q5连接后与续流二极管d5的正极连接，所述续流二极管d5的负极与滤波电容c5的一端连接后与充电负载rl的一端连接，所述滤波电容c5的另一端与整流器的另一个输出端连接后与充电负载rl的另一端连接。
9、可选的，对步骤s1中对无线充电系统进行分析获得输出电流与boost变换器参数的微分方程的具体方法为：
10、通过状态空间平均法对boost变换器进行小信号建模可得到输出电流il与控制信号d之间的传递函数gid为：
11、
12、式(1)中：d为占空比，us为boost变换器输入电压，il为流过滤波电感l4的电流；
13、对式(1)进行拉式反变换得到输出电流il的微分方程：
14、
15、可选的，步骤s1中根据ladrc控制原理可知ladrc控制器中控制对象的表达式为：
16、
17、式(5)中，u和y分别为控制系统的输入信号和输出信号，f为内外扰动的总和，b是控制增益；
18、将式(5)改写为状态空间形式：
19、
20、式中，x1、x2和x3均为系统的状态变量；
21、对式(2)的微分方程进行分解，根据ladrc控制理论可知，恒流控制的系统总扰动量为：
22、
23、控制增益为：
24、
25、可选的，步骤s2中构建的ladrc控制器包括线性扩张状态观测器leso和非线性状态误差反馈nlsef两个部分。
26、可选的，线性扩张状态观测器leso为：
27、建立线性扩张观测器leso为：
28、
29、式(7)中z1为输出电流il的估计值，z2为输出量微分信号的估计值，z3为系统总扰动的估计值，β1，β2，β3为观测器增益。
30、可选的，所述非线性状态误差反馈nlsef选择pd控制，其控制器为：
31、
32、式中，l2、l1为控制器增益，r为系统输入给定信号。
33、可选的，将控制器带入线性扩张观测器leso中，可得：
34、
35、对二阶ladrc控制器，引入leso带宽ω0，按系统参数选取为：
36、
37、可选的，所述无线充电系统发射端与接收端为lcc-s网络拓扑结构。
38、由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：
39、1、本申请设计的lcc-s谐振型无线充电闭环控制，采用接收端boost闭环控制方法，无需发射端与接收端之间通信，实时性好，且对系统发射端影响小。
40、2、本申请将ladrc控制器引入wpt系统接收端闭环控制中，实现了恒流输出。相比传统pid控制器，ladrc控制器具有动态响应快，抗干扰性能强，对系统模型依赖度低，不需要精确的数学模型等优势，可以广泛应用到汽车、医疗、工业等电池无线充电领域。
41、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
1.一种基于自抗扰控制的动态无线充电恒流控制方法，无线充电系统包括发射端和接收端，其特征在于，所述接收端整流器与充电负载之间连接有boost变换器，恒流控制方法具体步骤为：
2.根据权利要求1所述的一种基于自抗扰控制的动态无线充电恒流控制方法，其特征在于，所述boost变换器包括滤波电容c5、滤波电感l4、续流二极管d5和功率开关管q5；
3.根据权利要求2所述的一种基于自抗扰控制的动态无线充电恒流控制方法，其特征在于，对步骤s1中对无线充电系统进行分析获得输出电流与boost变换器参数的微分方程的具体方法为：
4.根据权利要求3所述的一种基于自抗扰控制的动态无线充电恒流控制方法，其特征在于，步骤s1中根据ladrc控制原理可知ladrc控制器中控制对象的表达式为：
5.根据权利要求1所述的一种基于自抗扰控制的动态无线充电恒流控制方法，其特征在于，步骤s2中构建的ladrc控制器包括线性扩张状态观测器leso和非线性状态误差反馈nlsef两个部分。
6.根据权利要求5所述的一种基于自抗扰控制的动态无线充电恒流控制方法，其特征在于，线性扩张状态观测器leso为：
7.根据权利要求6所述的一种基于自抗扰控制的动态无线充电恒流控制方法，其特征在于，所述非线性状态误差反馈nlsef选择pd控制，其控制器为：
8.根据权利要求7所述的一种基于自抗扰控制的动态无线充电恒流控制方法，其特征在于，将控制器带入线性扩张观测器leso中，可得：
9.根据权利要求1所述的一种基于自抗扰控制的动态无线充电恒流控制方法，其特征在于，所述无线充电系统发射端与接收端为lcc-s网络拓扑结构。
