【摘 要】
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磁耦合谐振无线电能传输（MCR-WPT）具有传输功率较大、距离适中、传输效率高等优点,在交通运输、能源系统、生物医学和水下作业等领域具有广泛的应用前景,受到世界各国研究学者的重视。MCR-WPT系统频率作为系统优化控制和运行的核心参数,始终是该技术的研究重点。随着MCR-WPT技术的发展,越来越多的无线供电设备将投入应用,MCR-WPT系统面临着传输距离变化后的频率优化控制和系统工作频段选择等问题
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磁耦合谐振无线电能传输（MCR-WPT）具有传输功率较大、距离适中、传输效率高等优点,在交通运输、能源系统、生物医学和水下作业等领域具有广泛的应用前景,受到世界各国研究学者的重视。MCR-WPT系统频率作为系统优化控制和运行的核心参数,始终是该技术的研究重点。随着MCR-WPT技术的发展,越来越多的无线供电设备将投入应用,MCR-WPT系统面临着传输距离变化后的频率优化控制和系统工作频段选择等问题。针对这些问题,本文以基于两线圈串联串联（SS）型MCR-WPT系统为研究对象,在系统传输距离变化后的频率优化控制策略和系统频带划分等方面进行了研究工作。本文主要内容如下:（1）利用电磁场理论,分析两线圈MCR-WPT系统空间电磁场分布情况,提出系统线圈参数自感和互感计算式;针对MCR-WPT系统各运行参数求解,分别建立基于两线圈SS型MCR-WPT系统的集总电路模型和耦合模理论模型,进而分析该系统运行特性。（2）结合基于两线圈SS型MCR-WPT系统的集总电路模型分析结果,建立系统最大传输效率的目标优化模型,并应用粒子群（PSO）算法,求解该优化模型在不同传输距离下对应的谐振频率,进而提出基于PSO算法的系统频率控制策略,最后使用PSIM软件和MATLAB软件对基于该算法的系统频率控制策略下MCR-WPT系统运行状态进行仿真分析,证明该控制策略的正确性和有效性。（3）考虑前述MCR-WPT系统频率控制策略和系统运行特性,提出MCR-WPT系统谐振频率范围划分的传输距离原则,使不同传输距离范围对应不同谐振频率序列;同时考虑MCR-WPT系统运行经济性等指标,提出改进几何均值原则并对划分结果进行修正,得到修正后的谐振频率序列推荐值。另外,为增强MCR-WPT系统对负载变化的适应性,提出基于负载特性的工作频段确定方法,将谐振频率点拓展为工作频段;再将谐振频率序列和工作频段结合,实现基于两线圈SS型MCR-WPT系统的频带划分,最后搭建实验平台验证频带划分结果的合理性和可行性。
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