耦合共振无线电能传输系统最大效率控制

摘要

无线电能传输(wireless power transfer，WPT)是一种新能量传输方式。其中，电磁耦合谐振式无线电能传输(magnetically-coupled resonant wireless power transfer，MCR-WPT)是基于相同谐振频率的物体之间能够高效率的传输能量这一原理，进行能量无线交换的传输方式。目前该技术处于研究初期阶段，很多关键性技术有待提高。谐振线圈距离的变化，将引起MCR-WPT系统的传输效率剧烈变化。为了保持负载端实时以最大效率运行，文章主要介绍了一种最大效率控制方法，该方法将一定的调节策略引入PSO算法，在搜索过程中优化算法群规模，确保算法能够获得全局最优值与快速收敛。分析结果表明，所提的方法能够迅速找到当前距离下最大传输效率对应的谐振频率，使接收端实时以最大效率运行;并将不同群规模变化方式的粒子群算法搜寻效果进行比较，找出了一种最优的方法。
　　本研究介绍了无线电能传输的研究背景、发展历史及国内外研究现状，并对这一研究领域的相关热点问题进行了简要介绍;描述了该技术的应用领域，简单介绍无线电能传输技术几种分类;着重分析了谐振式无线电能传输方式，针对串联谐振式拓扑结构建模分析;对影响无线电能传输的几个因素进行分析，并提出了一种MCR-WPT最大传输效率的控制方法，运用MATLAB仿真工具进行了仿真分析。设计了实验验证，实验部分包括信号发生器、功率放大器、谐振线圈等，并逐步介绍主要部分的设计思路;最后设计了MCR-WPT最大传输效率充电系统进行仿真验证，验证提出方法的可行性。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 研究的意义

1．3 无线供电技术研究现状

1．3．1 WPT发展历史

1．3．2 国外研究现状

1．3．3 国内研究现状

1．4 效率提高方法

1．5 论文主要研究内容

2．1 引言

2．2 无线供电技术分类

2．2．1 电磁感应式无线供电

2．2．2 微波辐射式

2．2．3 电磁谐振式

2．4 两线圈MCR-WPT结构

2．4．1 基本原理

2．4．2 效率特性

2．5 本章小结

第三章 MCR-WPT最大效率控制方法

3．1．2 PSO算法参数设置

3．2 群规模变化的PSO算法

3．3 参数设置

3．4 仿真分析

3．4．1 频率未分裂下最大效率搜寻

3．4．2 频率分裂下最大效率寻优计算

3．5 本章小结

第四章 实验分析

4．1 实验装置介绍

4．2 谐振线圈

4．3 实验分析

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

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