【摘 要】
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无线电能传输技术（Wireless Power Transfer,WPT）因安全、可靠、便利等优点被广泛应用于植入式医疗器械、移动设备、新能源汽车等诸多领域。WPT系统传输性能的提升可有效降低传输损耗,对推进WPT设备的小型化、精细化发展具有重要的意义。因此,本文以磁耦合谐振式无线电能传输系统为研究对象,就如何实现高功率、高效率的WPT系统控制展开以下研究:首先,利用电路互感耦合理论构建S-S型谐
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无线电能传输技术（Wireless Power Transfer,WPT）因安全、可靠、便利等优点被广泛应用于植入式医疗器械、移动设备、新能源汽车等诸多领域。WPT系统传输性能的提升可有效降低传输损耗,对推进WPT设备的小型化、精细化发展具有重要的意义。因此,本文以磁耦合谐振式无线电能传输系统为研究对象,就如何实现高功率、高效率的WPT系统控制展开以下研究:首先,利用电路互感耦合理论构建S-S型谐振拓扑的数学模型,并通过分析各类参数变化对系统传输功率及效率的影响,得出WPT系统最优传输性能对应的理想谐振条件,同时基于Matlab/Simulink仿真平台验证其有效性。其次,针对因频率漂移导致的WPT传输性能下降的问题,提出基于谐振频率在线跟踪的失谐抑制策略。该策略通过嵌套使用输入阻抗曲线精确求解发射线圈电感值,并将效能积指标引入斐波那契搜索算法中进行谐振频率的在线追踪,从而实现谐振频率的准确获取。仿真结果表明所提方法可在综合考虑系统功率及效率的情况下最大程度地改善系统传输性能。最后,针对因频率分裂导致的WPT传输功率下降的问题,提出基于耦合系数在线辨识的传输功率优化策略。该方法基于遗传算法构建包含发射端电流的基波及前n次谐波的耦合系数可辨模型,再通过迭代寻优得出耦合系数的精确辨识结果,并以此结合扰动观察法调节工作频率实现系统的最大功率输出。仿真结果表明了所提方法的可靠性及变参数适应性。
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