CN109256870A - 基于粒子群算法的无线充电磁耦合装置优化方法及系统 - Google Patents

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蔡春伟
秦沐
武帅
刘金泉
张言语
任秀云
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Harbin Institute of Technology Weihai
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Shandong Marine Technology Research Institute
Harbin Institute of Technology Weihai
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    • H02J7/025—

Abstract

本发明公开了一种基于粒子群算法的无线充电磁耦合装置优化方法及系统，该方法包括：S1：根据用户选择的无线充电补偿电路拓扑结构确定磁芯影响磁耦合装置的输出功率和效率的相关参数；S2：获取对磁芯尺寸的约束条件；S3：以相关参数与磁芯尺寸之间的关系、磁芯的窗口面积与有效截面积的积与磁芯尺寸之间的关系、磁芯的体积与磁芯尺寸之间的关系为目标函数，通过粒子群算法求解满足约束条件的磁芯尺寸；S4：判断满足约束条件的磁芯尺寸中是否存在满足预设指标要求的磁芯尺寸，若是，执行S5，若否，执行S6；S5：输出满足预设指标要求的磁芯尺寸；S6：获取新的约束条件，重复执行S3。本发明有利于提高磁耦合装置的电能传输效果。

Description

基于粒子群算法的无线充电磁耦合装置优化方法及系统
技术领域
本发明涉及无线充电技术领域，特别是一种基于粒子群算法的无线充电磁耦合装置优化方法及系统。
背景技术
自主式水下航行器AUV(Autonomous underwater vehicle)是探索海底世界的重要工具，在民用以及军用领域都有广泛的应用，但由于受到自身体积与电池技术的限制，AUV不能够长时间在水下工作，主要采用打捞回收后进行充电的方法，这种方式不仅智能化较低，而且耗时长、不够便捷，大大降低了AUV的工作效率和隐蔽性。非接触感应电能传输技术即无线充电技术，能够让AUV自主、快速、高效地完成充电，是目前水下AUV电能传输的理想选择。
目前关于无线充电技术的研究主要集中在电路拓扑结构、阻抗匹配以及控制策略等方向，对于磁耦合装置本身的优化设计的研究较少。但是磁耦合装置作为无线充电系统中至关重要的部分，与无线充电的传输功率与效率有着密切的联系，可以说磁耦合装置设计是否合理在一定程度上决定了无线充电系统性能的优劣。
为实现较高的传输能力，应用于大功率无线充电的磁耦合装置通常会添加磁芯来约束磁场，但是在现有的磁耦合装置设计过程中，通常会根据功率等级直接选用标准尺寸的磁芯，而不考虑具体的应用环境，致使电能传输效果较差。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种基于粒子群算法的无线充电磁耦合装置优化方法及系统，有利于提高磁耦合装置的电能传输效果。
为达到上述目的，本发明的技术方案提供了一种基于粒子群算法的无线充电磁耦合装置优化方法，包括：
步骤S1：根据用户选择的无线充电补偿电路拓扑结构确定磁芯影响磁耦合装置的输出功率和效率的相关参数；
步骤S2：获取对磁芯尺寸的约束条件；
步骤S3：以所述相关参数与磁芯尺寸之间的关系、磁芯的窗口面积与有效截面积的积与磁芯尺寸之间的关系、磁芯的体积与磁芯尺寸之间的关系为目标函数，通过粒子群算法求解满足约束条件的磁芯尺寸；
步骤S4：判断满足约束条件的磁芯尺寸中是否存在满足预设指标要求的磁芯尺寸，若是，执行步骤S5，若否，执行步骤S6；
步骤S5：输出所述满足预设指标要求的磁芯尺寸；
步骤S6：获取新的约束条件，并重复执行步骤S3。
进一步地，所述无线充电补偿电路拓扑结构为原边串联谐振、副边并联谐振的SP补偿网络，所述相关参数为磁芯的耦合系数。
进一步地，所述磁芯为E型磁芯，所述磁芯尺寸包括磁芯的窗口高度、磁芯的窗口宽度、磁芯边柱宽度。
进一步地，所述预设指标要求包括耦合系数指标要求、绕组匝数指标要求、绕组截面积指标要求、磁耦合装置的输出功率指标要求、磁耦合装置的效率指标要求中的至少一种。
进一步地，所述磁耦合装置应用于自主式水下航行器。
为实现上述目的，本发明的技术方案还提供了一种基于粒子群算法的无线充电磁耦合装置优化系统，包括：
第一处理模块，用于根据用户选择的无线充电补偿电路拓扑结构确定磁芯影响磁耦合装置的输出功率和效率的相关参数；
获取模块，用于获取对磁芯尺寸的约束条件；
第二处理模块，用于以所述相关参数与磁芯尺寸之间的关系、磁芯的窗口面积与有效截面积的积与磁芯尺寸之间的关系、磁芯的体积与磁芯尺寸之间的关系为目标函数，通过粒子群算法求解满足约束条件的磁芯尺寸；
判断模块，用于判断满足约束条件的磁芯尺寸中是否存在满足预设指标要求的磁芯尺寸；
输出模块，用于输出所述满足预设指标要求的磁芯尺寸；
控制模块，用于获取新的约束条件，并控制所述第二处理模块重复执行通过粒子群算法求解满足约束条件的磁芯尺寸的步骤。
进一步地，所述无线充电补偿电路拓扑结构为原边串联谐振、副边并联谐振的SP补偿网络，所述相关参数为磁芯的耦合系数。
进一步地，所述磁芯为E型磁芯，所述磁芯尺寸包括磁芯的窗口高度、磁芯的窗口宽度、磁芯边柱宽度。
进一步地，所述预设指标要求包括耦合系数指标要求、绕组匝数指标要求、绕组截面积指标要求、磁耦合装置的输出功率指标要求、磁耦合装置的效率指标要求中的至少一种。
进一步地，所述磁耦合装置应用于自主式水下航行器。
本发明提供的无线充电磁耦合装置优化方法基于粒子群算法，不但可以解决传统磁耦合装置耦合能力弱、传输功率小的缺点，有效提高磁耦合装置的电能传输效果，同时还有利于减小磁耦合装置的体积和重量，占用的AUV表面积较少，单位面积功率密度较高。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1是本发明实施例提供的一种基于粒子群算法的无线充电磁耦合装置优化方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的一种无线充电电路的示意图；
图3是本发明实施例提供的磁芯的示意图；
图4是本发明实施例提供的磁路模型的示意图；
图5是本发明实施例提供的粒子群算法的流程图。
具体实施方式
以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分，为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件并没有详细叙述。
此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
参见图1，图1是本发明实施例提供的一种基于粒子群算法的无线充电磁耦合装置优化方法的流程图，该方法包括：
步骤S1：根据用户选择的无线充电补偿电路拓扑结构确定磁芯影响磁耦合装置的输出功率和效率的相关参数；
步骤S2：获取对磁芯尺寸的约束条件；
步骤S3：以所述相关参数与磁芯尺寸之间的关系、磁芯的窗口面积与有效截面积的积与磁芯尺寸之间的关系、磁芯的体积与磁芯尺寸之间的关系为目标函数，通过粒子群算法求解满足约束条件的磁芯尺寸；
步骤S4：判断满足约束条件的磁芯尺寸中是否存在满足预设指标要求的磁芯尺寸，若是，执行步骤S5，若否，执行步骤S6；
步骤S5：输出所述满足预设指标要求的磁芯尺寸；
步骤S6：获取新的约束条件，并重复执行步骤S3。
粒子群算法是一种基于群体的随机优化技术，与其他基于群体的进化算法相比，它们均初始化为一组随机解，通过迭代搜寻最优解，不同的是，粒子群算法模拟社会，而其他进化算法遵循适者生存原则，因此，采用粒子群算法在磁耦合装置设计过程中可以实现多目标优化；
本发明实施例将粒子群算法用于磁耦合装置的磁芯的优化，将每组参数看成一个粒子，代入目标函数计算其适应值，根据适应值的大小衡量解的优劣，进而可以得到较佳的磁芯尺寸，有利于提高磁耦合装置的电能传输效果。
其中，在本发明实施例中，所述无线充电补偿电路拓扑结构可以为原边串联谐振、副边并联谐振的SP补偿网络，所述相关参数为磁芯的耦合系数。
其中，在本发明实施例中，所述磁芯可以为E型磁芯，所述磁芯尺寸包括磁芯的窗口高度、磁芯的窗口宽度、磁芯边柱宽度。
其中，在本发明实施例中，所述预设指标要求可以包括耦合系数指标要求、绕组匝数指标要求、绕组截面积指标要求、磁耦合装置的输出功率指标要求、磁耦合装置的效率指标要求中的至少一种。
其中，在本发明实施例中，所述磁耦合装置可以应用于自主式水下航行器。
本发明实施例提供的无线充电磁耦合装置优化方法基于粒子群算法，不但可以解决传统磁耦合装置耦合能力弱、传输功率小的缺点，有效提高磁耦合装置的电能传输效果，同时还有利于减小磁耦合装置的体积和重量，占用的AUV表面积较少，单位面积功率密度较高。
例如，本发明实施例中的基于粒子群算法的无线充电磁耦合装置优化方法可以包括：
步骤A：用户根据设计目标选择无线充电电路使用的无线充电补偿电路拓扑结构，之后通过根据用户选择的无线充电补偿电路拓扑结构建立相应的无线充电电路(包括无线充电补偿电路及磁耦合装置)的电路模型，再由相应的公式推导得出磁芯传递电能功率和效率的关键参数(即磁芯影响磁耦合装置的输出功率和效率的相关参数)，具体步骤如下：
步骤A1：用户预先确定设计目标，如磁耦合装置的传输功率和传输效率、进行无线充电的负载类型及大小等；
例如，设计目标如下：磁耦合装置的传输功率不低于600W，传输效率不低于80％，用于对水下自主航行器的电池进行充电，且充电过程中电池负载的阻值不断变化；
步骤A2：用户可以根据上述设计目标选择无线充电补偿电路拓扑结构，之后可以根据用户选择的无线充电补偿电路拓扑结构建立相应的无线充电电路的电路模型；
通过添加补偿电容(即无线充电补偿电路)能够使磁耦合装置原边、副边处于谐振状态，利于能量传输，根据原边和副边的补偿电容串联(S)或是并联(P)在电路中，常用的无线充电补偿电路拓扑结构分为SS、SP、PS和PP四种，例如，若选取原边串联谐振、副边并联谐振的SP补偿网络，得出的SP无线充电电路如图2所示；
步骤A3：根据得到的无线充电电路的电路模型求得磁耦合装置的输出功率Pout和效率η；
Pout＝VinI1k2Q2；
其中，VinI1是输入功率，k是磁芯的耦合系数，Q2是副边电路品质因数，R1和Rr分别是原边线圈电阻、副边反应电阻，Lp和Ls分别为原边、副边的电感，Rac是交流等效电阻，通过上述公式，可以得到，当耦合系数k增大时，输出功率和效率都会增加，因此可将耦合系数k作为最为主要的追求目标，为了设计高耦合能力的磁耦合装置，可将耦合系数k的关系式作为目标函数f1；
步骤B：用户可以根据设计指标、磁芯的磁路模型和水下自主航行器自身体积确定磁芯尺寸的约束条件；
步骤B1：例如，应用于水下自主航行器的磁芯可以采用如图3所示的E型磁芯结构，其中，L为磁芯长度，H为磁芯的窗口高度，W为磁芯厚度，a为磁芯边柱宽度，l为磁芯的窗口宽度，该磁芯的磁路模型如图4所示，由该磁路模型得出的耦合系数k与磁芯的窗口高度H、磁芯的窗口宽度l、磁芯边柱宽度a的关系，具体如下：
其中，RE1是磁芯气隙磁阻，RE2是漏磁阻，SL＝KLH*2a＝0.8Ha，其中，SL是漏磁阻磁路截面积，Sa是气隙磁路截面积，KL是经验系数(值为0.4)，该耦合系数k的表达式即为评价函数；
步骤B2：根据磁芯设计中的AP法得出磁芯窗口面积与有效截面积的面积之积AP与磁芯的窗口高度、磁芯的窗口宽度、磁芯边柱宽度的关系，具体如下；
其中，AP是磁芯的窗口面积与其有效的截面积的乘积，Aw是磁芯可以绕制绕组线圈的窗口面积，Ae是磁芯有效的截面积，η是磁耦合装置输出的效率，Po是系统负载输出的功率，Kw是磁芯的窗口面积的利用系数，表示绕组绕制在磁芯上所占的面积与磁芯的窗口面积的比值，kf是波形因数，J是绕组中一次侧输入电流的电流密度，BAC是所选磁芯的交流磁通密度，f是系统的工作频率；
AP体现了磁芯传递功率的能力，其值越大，磁芯传递电能的功率越高；
例如，当效率大于等于0.8，输出功率大于等于600W，由高频变压器设计得出，AP＝50700mm4，取裕量3倍-4倍，要求面积的积AP大于152100mm4。
步骤B3：磁芯体积V与磁芯的窗口高度H、磁芯的窗口宽度l、磁芯边柱宽度a的关系如下：
V＝[(4a+2l)×(H+a)-2lH]×(2a)；
其中，磁芯体积越小，水下航行器的负重就越小，越有利于延长其续航时间；
通过上述关系，用户可以选择磁芯的窗口高度H、磁芯的窗口宽度l、磁芯边柱宽度a的约束条件，如：
lmin＜l＜lmax；
Hmin＜H＜Hmax；
amin＜a＜amax；
例如，上述三个变量的约束条件可以为：H最小为15mm，l最小为10mm，a最小为5mm；
步骤C：以上述k与H、l、a之间的关系、上述AP与H、l、a之间的关系、上述V与H、l、a之间的关系为目标函数f1、f2、f3，通过粒子群算法求解满足约束条件的解，流程图如图5所示，具体如下：
步骤C1：初始化一个规模为m的粒子群，设定迭代次数，初始位置和速度；
由于期望的结果是对上述三个公式分别求最大值、最大值和最小值，为了方便利用粒子群算法进行分析，将k和AP的关系式取负号，V的关系式不变，例如，定义迭代次数为200代，产生初始种群，并确定初始位置和速度；
步骤C2：计算初始种群的适应度，确定个体极值和群体极值，并对个体和速度进行更新；
具体地，根据目标函数计算初始种群的适应度，寻找最好的适应度值作为个体极值并确定群体极值，用fibest表示第i个粒子截止到第t次迭代时搜寻到的最优适应度函数值，用figbest表示截止到第t次迭代时，全部粒子搜索到的最优适应度函数值，定义个体更新和速度更新的公式分别为：
其中，c1、c2为学习因子，pi表示适应度函数值为fibest的粒子位置，xi表示适应度函数值为fi的粒子位置，pg是粒子种群中全局最优值为figbest的位置；
步骤C3：对每个粒子计算适应度值，分别与其经历过的最好位置的适应值和全局最好位置的适应值进行比较，若较好，则替代它们，即，如果fi≤fibest，那么fibest＝fi，pi＝xi,如果fi≤figbest，那么figbest＝fi，pg＝xi；
步骤C4：判断是否满足终止条件，若满足，则输出结果；若不满足，则更新个体极值和群体极值，重复步骤C3；
步骤D：由于步骤C得到的一系列解不一定全部满足预设指标要求，因此需要进行验证，判断步骤C得到的满足约束条件的磁芯尺寸中是否存在满足预设指标要求的磁芯尺寸，若是，输出满足预设指标要求的磁芯尺寸，若否，获取新的约束条件，并重复执行步骤C；
具体地，可以判断上述步骤C得到的解是否满足耦合系数指标要求、绕组匝数指标要求、绕组截面积指标要求、磁耦合装置的输出功率指标要求、磁耦合装置的效率指标要求中的一种或多种要求，从中筛选出最适合的有效解，例如，具体步骤可以如下：
步骤D1：判断得到的每一个解(即满足约束条件的每一个磁芯尺寸)对应的耦合系数k是否符合耦合系数指标要求，若不满足，则排除这个解；
例如，耦合系数指标要求为不低于0.5，若某一解对应的耦合系数k(由k与H、l、a之间的关系式得出)为0.55，则满足该项要求；
通过该项步骤可以排除不满足耦合系数指标要求的解，若不存在满足耦合系数指标要求的解，则获取新的约束条件，并重复执行步骤C；
步骤D2：判断步骤D1筛选出的解是否满足预设绕组匝数指标要求、绕组截面积指标要求；
例如，若绕组截面积指标要求大于某一解对应的磁芯窗口面积，则排除该解，步骤D1筛选出的解对应的磁芯窗口面积均小于绕组截面积指标要求，则获取新的约束条件，并重复执行步骤C；
例如，若确定选取的绕组匝数为20匝，采用0.1mm*400的利兹线，则其理论计算占用面积180mm2，实际绕制占用面积约为300mm2，若某一解对应的窗口面积为600mm2，则能够绕下20匝线圈，符合绕组截面积指标要求；
步骤D3：确定使用的磁耦合装置原边和副边的电感及互感、原边和副边的补偿电容，判断步骤D2筛选出的解是否满足磁耦合装置的输出功率指标要求、磁耦合装置的效率指标要求，若均不满足，需重新选定约束条件，并重复步骤C；
例如，确定使用的原边和副边电感均为107uH，互感51uH，原边补偿电容125uF，副边补偿电容94uF，输出功率指标要求为不小于600W，效率指标要求为不小于80％，若某一解对应的输出功率602W，效率为86％，则该解满足该项要求；
通过上述方式用户可以得到满足需求的磁芯尺寸。
本发明可以解决AUV无线充电磁耦合装置耦合能力弱、漏磁场能量损失过大的缺点，通过对各个目标综合考虑，能够得到对各个目标较优的解，通过本发明得到的磁耦合装置不仅原边、副边耦合能力强，还能够减小体积和重量，有利于减小占用的AUV表面积，单位面积功率密度较高。
本发明实施例还提供了一种基于粒子群算法的无线充电磁耦合装置优化系统，包括：
第一处理模块，用于根据用户选择的无线充电补偿电路拓扑结构确定磁芯影响磁耦合装置的输出功率和效率的相关参数；
获取模块，用于获取对磁芯尺寸的约束条件；
第二处理模块，用于以所述相关参数与磁芯尺寸之间的关系、磁芯的窗口面积与有效截面积的积与磁芯尺寸之间的关系、磁芯的体积与磁芯尺寸之间的关系为目标函数，通过粒子群算法求解满足约束条件的磁芯尺寸；
判断模块，用于判断满足约束条件的磁芯尺寸中是否存在满足预设指标要求的磁芯尺寸；
输出模块，用于输出所述满足预设指标要求的磁芯尺寸；
控制模块，用于获取新的约束条件，并控制所述第二处理模块重复执行通过粒子群算法求解满足约束条件的磁芯尺寸的步骤。
在一实施例中，所述无线充电补偿电路拓扑结构为原边串联谐振、副边并联谐振的SP补偿网络，所述相关参数为磁芯的耦合系数。
在一实施例中，所述磁芯为E型磁芯，所述磁芯尺寸包括磁芯的窗口高度、磁芯的窗口宽度、磁芯边柱宽度。
在一实施例中，所述预设指标要求包括耦合系数指标要求、绕组匝数指标要求、绕组截面积指标要求、磁耦合装置的输出功率指标要求、磁耦合装置的效率指标要求中的至少一种。
在一实施例中，所述磁耦合装置应用于自主式水下航行器。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。
应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本发明的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替换，都将包含于本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种基于粒子群算法的无线充电磁耦合装置优化方法，其特征在于，包括：
步骤S1：根据用户选择的无线充电补偿电路拓扑结构确定磁芯影响磁耦合装置的输出功率和效率的相关参数；
步骤S2：获取对磁芯尺寸的约束条件；
步骤S3：以所述相关参数与磁芯尺寸之间的关系、磁芯的窗口面积与有效截面积的积与磁芯尺寸之间的关系、磁芯的体积与磁芯尺寸之间的关系为目标函数，通过粒子群算法求解满足约束条件的磁芯尺寸；
步骤S4：判断满足约束条件的磁芯尺寸中是否存在满足预设指标要求的磁芯尺寸，若是，执行步骤S5，若否，执行步骤S6；
步骤S5：输出所述满足预设指标要求的磁芯尺寸；
步骤S6：获取新的约束条件，并重复执行步骤S3。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无线充电补偿电路拓扑结构为原边串联谐振、副边并联谐振的SP补偿网络，所述相关参数为磁芯的耦合系数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磁芯为E型磁芯，所述磁芯尺寸包括磁芯的窗口高度、磁芯的窗口宽度、磁芯边柱宽度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设指标要求包括耦合系数指标要求、绕组匝数指标要求、绕组截面积指标要求、磁耦合装置的输出功率指标要求、磁耦合装置的效率指标要求中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磁耦合装置应用于自主式水下航行器。
6.一种基于粒子群算法的无线充电磁耦合装置优化系统，其特征在于，包括：
第一处理模块，用于根据用户选择的无线充电补偿电路拓扑结构确定磁芯影响磁耦合装置的输出功率和效率的相关参数；
获取模块，用于获取对磁芯尺寸的约束条件；
第二处理模块，用于以所述相关参数与磁芯尺寸之间的关系、磁芯的窗口面积与有效截面积的积与磁芯尺寸之间的关系、磁芯的体积与磁芯尺寸之间的关系为目标函数，通过粒子群算法求解满足约束条件的磁芯尺寸；
判断模块，用于判断满足约束条件的磁芯尺寸中是否存在满足预设指标要求的磁芯尺寸；
输出模块，用于输出所述满足预设指标要求的磁芯尺寸；
控制模块，用于获取新的约束条件，并控制所述第二处理模块重复执行通过粒子群算法求解满足约束条件的磁芯尺寸的步骤。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述无线充电补偿电路拓扑结构为原边串联谐振、副边并联谐振的SP补偿网络，所述相关参数为磁芯的耦合系数。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述磁芯为E型磁芯，所述磁芯尺寸包括磁芯的窗口高度、磁芯的窗口宽度、磁芯边柱宽度。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述预设指标要求包括耦合系数指标要求、绕组匝数指标要求、绕组截面积指标要求、磁耦合装置的输出功率指标要求、磁耦合装置的效率指标要求中的至少一种。
10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述磁耦合装置应用于自主式水下航行器。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109687603A (zh) * 2019-02-18 2019-04-26 兰州交通大学 考虑信号与电能并行传输的icpt系统谐振补偿参数优化方法
CN112215327A (zh) * 2020-10-12 2021-01-12 泉州装备制造研究所 一种基于粒子群算法的无线充电系统参数辨识方法
CN112434461A (zh) * 2019-08-23 2021-03-02 哈尔滨工业大学 无线电能传输的自动化耦合线圈优化设计方法
GB2587634A (en) * 2019-10-02 2021-04-07 Univ Of West Bohemia Wireless power supply

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140125143A1 (en) * 2012-11-08 2014-05-08 Kabushiki Kaisha Toshiba Resonator and wireless power transmission device
CN105703458A (zh) * 2016-03-25 2016-06-22 哈尔滨工程大学 一种自主水下航行器在水下无线充电设备
CN105978172A (zh) * 2016-07-29 2016-09-28 武汉大学 基于无线电能传输系统损耗的逆变电路多物理场分析方法
CN106202690A (zh) * 2016-07-06 2016-12-07 中国科学院电工研究所 一种降低无线充电系统电应力的设计方法
CN106787251A (zh) * 2017-03-02 2017-05-31 北京空间飞行器总体设计部 一种航天器交会对接并网供电的无线电能及信号传输系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140125143A1 (en) * 2012-11-08 2014-05-08 Kabushiki Kaisha Toshiba Resonator and wireless power transmission device
CN105703458A (zh) * 2016-03-25 2016-06-22 哈尔滨工程大学 一种自主水下航行器在水下无线充电设备
CN106202690A (zh) * 2016-07-06 2016-12-07 中国科学院电工研究所 一种降低无线充电系统电应力的设计方法
CN105978172A (zh) * 2016-07-29 2016-09-28 武汉大学 基于无线电能传输系统损耗的逆变电路多物理场分析方法
CN106787251A (zh) * 2017-03-02 2017-05-31 北京空间飞行器总体设计部 一种航天器交会对接并网供电的无线电能及信号传输系统

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
C.CAI等: "High Transmission Capacity P.U.A. Wireless Power Transfer for AUV Using an Optimized Magnetic Coupler", 《2018 IEEE INTERNATIONAL MAGNETICS CONFERENCE》 *
张永等: "《长安大学研究生学术论文集2016年卷》", 31 December 2017 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109687603A (zh) * 2019-02-18 2019-04-26 兰州交通大学 考虑信号与电能并行传输的icpt系统谐振补偿参数优化方法
CN112434461A (zh) * 2019-08-23 2021-03-02 哈尔滨工业大学 无线电能传输的自动化耦合线圈优化设计方法
CN112434461B (zh) * 2019-08-23 2022-11-04 哈尔滨工业大学 无线电能传输的自动化耦合线圈优化设计方法
GB2587634A (en) * 2019-10-02 2021-04-07 Univ Of West Bohemia Wireless power supply
CN112215327A (zh) * 2020-10-12 2021-01-12 泉州装备制造研究所 一种基于粒子群算法的无线充电系统参数辨识方法
CN112215327B (zh) * 2020-10-12 2024-02-20 泉州装备制造研究所 一种基于粒子群算法的无线充电系统参数辨识方法

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