本发明涉及双向无线电能传输，具体的是基于脉冲密度调制的主副边联合最优阻抗匹配方法及装置。
背景技术：
1、脉冲密度调制(pulse density modulation,pdm)是一种控制输出脉冲对应区域密度的技术，因为可以通过设定调制比方便控制逆变器的输出电压，因此经常被用于调节逆变器的输出功率，在工业领域获得了广泛应用。
2、电动汽车是双向无线电能传输(bidirectional wireless power transfer,bi-wpt)技术应用和发展的一个具体载体，在该领域，一个较为重要的研究方向是动力电池的充电问题，现有工程经验和研究表明，在给电池充电过程中，电池内部会发生复杂的电化学反应，影响因素多且随机性强，因此不具备纯电阻特性。
3、效率是衡量无线电能传输系统性能的关键指标，对于一个仅负载未知的系统而言，总存在一个确定的最优阻抗，使系统的传输效率最高，然而动力电池的负载特性是时变的，无法一直保持或根本无法达到最优阻抗，也就不能一直使无线电能传输系统处于效率最优的工作状态。
技术实现思路
1、为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供基于脉冲密度调制的主副边联合最优阻抗匹配方法及装置，解决bi-wpt系统给在电动汽车充电过程中因电池等效阻抗随时间变化导致传输效率无法保持最优的问题。
2、第一方面，本发明的目的可以通过以下技术方案实现：基于脉冲密度调制的主副边联合最优阻抗匹配方法，方法包括以下步骤：
3、获取bi-wpt系统内原边整流电路的输出电压以及副边补偿电路的输出电压和电流，对副边补偿电路的输出电压和电流进行滤波，提取出基波分量，计算比值为第一电阻；
4、获取负载电池两端电压与流过电流，计算负载电池两端电压与流过电流的比值，作为第二电阻，利用第一电阻与第二电阻计算得出最优阻抗所需的调制比，根据最优阻抗所需的调制比的大小确定是否调整原边整流电路的输出电压。
5、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，该方法还包括：所述bi-wpt系统在工作时处于完全谐振状态，且包括原边整流电流以及副边整流电路。
6、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，该方法还包括：所述原边整流电路中：网侧电压经过spwm整流，得到直流电压，将直流电压送入原边逆变电路，输出一半占空比的方波电压；
7、副边整流电路采用pdm调制，使得输入电压在输入电流基波分量的过零点换向，并且和输入电流方向相同。
8、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，该方法还包括：所述对副边补偿电路的输出电压和电流进行滤波的滤波器的传递函数如式(1)所示：
9、
10、式(1)中，s为拉普拉斯变换中的微分算子，k1和k2分别为s的一次项和二次项系数。
11、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，该方法还包括：所述最优阻抗所需的调制比dtarget的计算公式如下：
12、
13、式(2)中，x1＝ω0·l1f，x2＝ω0·l2f，x3＝ω0·m，u2-rms和i2-rms分别为副边补偿电路的输出电压和输出电流，r1为原边耦合线圈内阻，r2为副边耦合线圈内阻，r1f为原边谐振内阻，r2为副边谐振内阻。
14、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，该方法还包括：所述根据最优阻抗所需的调制比的大小确定是否调整原边整流电路的输出电压的过程：
15、若dtarget介于最小调制比dmin和最大调制比dmax之间，则将实际阻抗作为负反馈送回系统，对误差进行pi调节，使系统的实时阻抗跟踪最优阻抗；若dtarget在范围[dmin，dmax]之外，则将dtarget固定为边界值，同时清零pi控制中的积分器，之后进行上下限判断，若dtarget＜dmin，则按照10v/s的速度降低原边spwm整流电路输出参考电压ud-ref，若dtarget＞dmax，则按照10v/s的速度增加ud-ref。
16、第二方面，为了达到上述目的，本发明公开了基于脉冲密度调制的主副边联合最优阻抗匹配装置，包括：
17、滤波提取模块，用于获取bi-wpt系统内原边整流电路的输出电压以及副边补偿电路的输出电压和电流，对副边补偿电路的输出电压和电流进行滤波，提取出基波分量，计算比值为第一电阻；
18、调制计算模块，用于获取负载电池两端电压与流过电流，计算负载电池两端电压与流过电流的比值，作为第二电阻，利用第一电阻与第二电阻计算得出最优阻抗所需的调制比，根据最优阻抗所需的调制比的大小确定是否调整原边整流电路的输出电压。
19、结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，该装置还包括：所述滤波提取模块内bi-wpt系统在工作时处于完全谐振状态，且包括原边整流电流以及副边整流电路；
20、或者滤波提取模块内原边整流电路中：网侧电压经过spwm整流，得到直流电压，将直流电压送入原边逆变电路，输出一半占空比的方波电压；
21、副边整流电路采用pdm调制，使得输入电压在输入电流基波分量的过零点换向，并且和输入电流方向相同；
22、或者滤波提取模块内对副边补偿电路的输出电压和电流进行滤波的滤波器的传递函数如式(1)所示：
23、
24、式(1)中，s为拉普拉斯变换中的微分算子，k1和k2分别为s的一次项和二次项系数
25、优选地，调制计算模块内最优阻抗所需的调制比dtarget的计算公式如下：
26、
27、式(2)中，x1＝ω0·l1f，x2＝ω0·l2f，x3＝ω0·m，u2-rms和i2-rms分别为副边补偿电路的输出电压和输出电流，r1为原边耦合线圈内阻，r2为副边耦合线圈内阻，r1f为原边谐振内阻，r2为副边谐振内阻；
28、调制计算模块内根据最优阻抗所需的调制比的大小确定是否调整原边整流电路的输出电压的过程：
29、若dtarget介于最小调制比dmin和最大调制比dmax之间，则将实际阻抗作为负反馈送回系统，对误差进行pi调节，使系统的实时阻抗跟踪最优阻抗；若dtarget在范围[dmin，dmax]之外，则将dtarget固定为边界值，同时清零pi控制中的积分器，之后进行上下限判断，若dtarget＜dmin，则按照10v/s的速度降低原边spwm整流电路输出参考电压ud-ref，若dtarget＞dmax，则按照10v/s的速度增加ud-ref。
30、在本发明的又一方面，为了达到上述目的，公开了一种终端设备，包括存储器、处理器及存储在存储器中并能够在处理器上运行的计算机程序，所述存储器中存储有能够在处理器上运行的计算机程序，所述处理器加载并执行计算机程序时，采用了如上所述的基于脉冲密度调制的主副边联合最优阻抗匹配方法。
31、在本发明的另一方面，为了达到上述目的，公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器加载并执行时，采用了如上所述的基于脉冲密度调制的主副边联合最优阻抗匹配方法。
32、本发明的有益效果：
33、本发明原边整流电路采用spwm调制，而副边整流电路采用pdm调制，在做最优阻抗匹配时，前者能够弥补后者调节能力的不足，用负载两端实时的电压和实时流过的电流刻画负载的实时电阻，故无需对时变负载进行精确建模，降低了分析和控制的难度，对副边补偿电路输出电压和电流采用软件滤波，而非硬件滤波，这样既能避免硬件滤波时因参数摄动导致效果变差，又能降低系统的复杂度和使用成本。
1.基于脉冲密度调制的主副边联合最优阻抗匹配方法，其特征在于，方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于脉冲密度调制的主副边联合最优阻抗匹配方法，其特征在于，所述bi-wpt系统在工作时处于完全谐振状态，且包括原边整流电流以及副边整流电路。
3.根据权利要求2所述的基于脉冲密度调制的主副边联合最优阻抗匹配方法，其特征在于，所述原边整流电路中：网侧电压经过spwm整流，得到直流电压，将直流电压送入原边逆变电路，输出一半占空比的方波电压；
4.根据权利要求1所述的基于脉冲密度调制的主副边联合最优阻抗匹配方法，其特征在于，所述对副边补偿电路的输出电压和电流进行滤波的滤波器的传递函数如式(1)所示：
5.根据权利要求1所述的基于脉冲密度调制的主副边联合最优阻抗匹配方法，其特征在于，所述最优阻抗所需的调制比dtarget的计算公式如下：
6.根据权利要求1所述的基于脉冲密度调制的主副边联合最优阻抗匹配方法，其特征在于，所述根据最优阻抗所需的调制比的大小确定是否调整原边整流电路的输出电压的过程：
7.基于脉冲密度调制的主副边联合最优阻抗匹配装置，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的基于脉冲密度调制的主副边联合最优阻抗匹配装置，其特征在于，所述滤波提取模块内bi-wpt系统在工作时处于完全谐振状态，且包括原边整流电流以及副边整流电路；
9.一种终端设备，包括存储器、处理器及存储在存储器中并能够在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述存储器中存储有能够在处理器上运行的计算机程序，所述处理器加载并执行计算机程序时，采用了权利要求1至6中任一项所述的基于脉冲密度调制的主副边联合最优阻抗匹配方法。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器加载并执行时，采用了权利要求1至6中任一项所述的基于脉冲密度调制的主副边联合最优阻抗匹配方法。
