新型磁耦合諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)建模及參數(shù)優(yōu)化研究.pdf

1、無線電能傳輸作為一種新型的電能傳輸方式，是電氣工程領(lǐng)域的一項(xiàng)前沿技術(shù)，是電能傳輸和接入的一場革命性進(jìn)步。該技術(shù)使電能的接入更加便捷、安全，避免了傳統(tǒng)依靠電線直接供電方式所帶來的插電火花、積碳、不易維護(hù)、易產(chǎn)生磨損等問題，尤其是在特殊環(huán)境下用電存在的安全隱患的發(fā)生。近年來，無線電能傳輸技術(shù)發(fā)展十分迅速，該技術(shù)已在消費(fèi)電子產(chǎn)品、電動(dòng)汽車、生物醫(yī)學(xué)設(shè)備和工業(yè)制造等領(lǐng)域具有了一定程度的應(yīng)用。但傳輸效率問題仍是制約其發(fā)展的重要因素，傳輸效率關(guān)系到

2、能源是否被合理利用，也關(guān)系到該技術(shù)的推廣，所以如何有效的提高系統(tǒng)傳輸效率是目前亟待解決的問題。
　　本文選取最具發(fā)展前景的磁耦合諧振式無線電能傳輸技術(shù)作為研究對象，在傳統(tǒng)無線電能傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出了一種發(fā)射線圈采用單線圈結(jié)構(gòu)，接收線圈采用兩諧振線圈并聯(lián)結(jié)構(gòu)的新型三線圈系統(tǒng)模型。針對目前最受關(guān)注的無線電能傳輸效率問題，首先對兩種結(jié)構(gòu)的無線電能傳輸系統(tǒng)，采用等效電路理論對其進(jìn)行建模分析，運(yùn)用基爾霍夫定律推導(dǎo)出效率的表達(dá)式，得到

3、傳輸效率的關(guān)鍵影響因素為傳輸距離、工作頻率和負(fù)載阻值;其次采用控制變量法，對比分析了線圈距離、頻率和負(fù)載阻值對兩種系統(tǒng)模型傳輸效率理論上的影響;然后基于混沌粒子群優(yōu)化算法對傳輸距離、頻率、負(fù)載阻值三個(gè)參數(shù)進(jìn)行了整體的優(yōu)化，得到傳輸效率最高時(shí)對應(yīng)的最優(yōu)參數(shù)值，從而為實(shí)驗(yàn)做指導(dǎo);最后為了進(jìn)一步驗(yàn)證模型分析和優(yōu)化方法的正確性，本文搭建了兩種結(jié)構(gòu)的無線電能傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺，并進(jìn)行了傳輸效率與距離的關(guān)系，傳輸效率與頻率的關(guān)系、傳輸效率與負(fù)載阻值關(guān)