多负载磁耦合谐振无线电能传输系统设计及控制研究

来源 :沈阳工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:seankkk2000
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近年来,随着我国新能源技术的不断兴起,无线电能传输(Wireless Power Transfer,WPT)技术已经走进了人们的视野,而磁耦合谐振无线电能传输技术由于其远距离、安全、方便等优点而越来越受到重视。发展至今,科学家们已经从静态系统研究到动态系统,从单负载系统研究到多负载系统。而随着中小功率的电子产品的广泛推出,使得同时给多负载进行无线供电的需求日益迫切,但是目前对多负载系统的研究还处于初级阶段。因此,本论文的研究重点对象是多负载磁耦合谐振无线电能传输系统,对于该系统存在的交叉耦合、功率分配协调不当和效率低的问题进行了主要分析与研究。首先,本文阐述了谐振的基本原理、系统的基本结构以及等效电路理论,并对基本的谐振补偿网络、耦合机构线圈形状进行分析对比与选择,得出耦合机构为方形线圈、补偿网络为串串型的无线电能传输系统模型更适合本文的多负载系统。在此基础上,分析了多负载磁耦合谐振无线电能传输系统的传输机理,对存在交叉耦合的系统与理想的系统进行了对比,提出一种增加容性电容的方法来消去交叉耦合。研究了收发线圈的互感、负载电压对系统功效的影响,对其进行了理论分析,得到各负载电压与互感成正比例关系,推出通过控制负载两端的电压,可以达到控制各负载接收线圈与发射线圈之间的互感相同的目的,并通过仿真图分析了负载两端电压与该系统的传输特性的关系。再次,提出一种基于改进粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)算法的DC/DC变换器调压控制方案,介绍了PSO算法的优缺点,对标准PSO算法进行了改进,接着以功效优化为前提建立了目标函数和约束条件,对DC/DC变换器调压进行了分析以及对控制方案的总流程、总构架进行了设计。最后,通过Matlab进行了模型的搭建和仿真,通过仿真结果对比标准PSO算法和改进PSO算法对该系统功率和效率的影响,并得出基于改进PSO算法的DC/DC变换器调压控制方案起到了明显的作用,进而验证了该方法。
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