CN110867975B - 一种磁耦合谐振式无线电能传输控制方法、系统及计算机可读存储介质 - Google Patents

一种磁耦合谐振式无线电能传输控制方法、系统及计算机可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种磁耦合谐振式无线电能传输控制方法、系统及计算机可读存储介质，通过检测获得无线电能传输系统的原副边相关特征参数，依据获得的特征参数建立混沌优化模型，对混沌优化模型搜索求得最优解，依据最优解调整无线电能传输系统的谐振频率。本发明通过采集相关特征参数建立混沌优化模型，通过混沌优化模型获得最优谐振频率，进而改变逆变模块驱动信号频率以提高电能传输效率。

Description

一种磁耦合谐振式无线电能传输控制方法、系统及计算机可 读存储介质
技术领域
本发明涉及无线电能传输技术领域，具体涉及一种磁耦合谐振式无线电能传输控制方法、系统及计算机可读存储介质。
背景技术
无线电能传输是一项前沿技术，可以避免传统电能传输方式因线路老化，尖端放电而产生事故等不安全的缺点。然而，现有无线电能传输技术的系统传输效率十分低下，传输过程中流失的电能较多，大大阻碍了该技术的推广及应用。如何优化其传输效率，提高能源利用率已经成为行业内亟待解决的技术难题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出了一种磁耦合谐振式无线电能传输控制方法，利用混沌优化模型对谐振频率点进行追踪，控制电路逆变频率始终处于系统谐振点，优化能量传输效率。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种磁耦合谐振式无线电能传输控制方法，通过检测获得无线电能传输系统的原副边相关特征参数，依据获得的特征参数建立混沌优化模型，对混沌优化模型搜索求得最优解，依据最优解调整无线电能传输系统的谐振频率。通过采集相关特征参数建立混沌优化模型，通过混沌优化模型获得最优谐振频率，进而改变逆变模块驱动信号频率以提高电能传输效率。
进一步的，所述检测获得无线电能传输系统的原副边相关特征参数具体为：检测无线电能传输系统的原副边传输效率、原副边线圈水平位移距离S、同轴角度θ、线圈环境温度T1、T2、线圈电流大小I1、I2、频率f1、f2以及负载阻抗Z。上述参数可以通过传感器直接检测获得，通过上述参数建立混沌优化模型较为准确，提高求得最优谐振频率的精度。
进一步的，所述依据获得的特征参数建立混沌优化模型具体为：利用Logistic映射构造混沌优化模型，X(n+1) = (μ1 S +μ2 θ+μ3 T1+μ4 T2+μ5 I1+μ6 I2+μ7 f1+μ8 f2+μ9 Z)• Xn(1- Xn) ，其中μ1，μ2……μ9为分岔参数，Xn为所构造的混沌变量。通过建立的混沌优化模型可以搜索得到准确的最优谐振频率，依据最优谐振频率调整系统的谐振频率，可以提高系统电能传输的效率。
进一步的，若无线电能传输过程中发生系统频率分裂现象，或者因长时间工作引起电路参数的变化而导致谐振频率发生漂移，传输效率下降时，根据实时采集的关键参数，修正混沌优化模型参数，更新优化模型，以追踪系统最优谐振频率。实时采集相关参数，实现对混沌优化模块的实时检测更新，防止无线电能传输过程中的故障发生导致传输效率低下，保障了无线电能的传输效率持续稳定高效。
进一步的，所述混沌变量Xn 具体电能传输频率，即原、副边功率比值。
进一步的，所述对混沌优化模型搜索求得最优解包括粗搜索阶段和细搜索阶段，所述粗搜索阶段基于迭代映射产生的遍历性轨道对整个解空间进行搜索，当终止满足条件：效率X ＞η时，认为在粗搜索过程中发现的最佳情况已经接近该优化问题的最优解，则以此作为细搜索阶段的搜索起点，所述细搜索阶段则采用最速下降法在上述局部区域内进行搜索，直至算法终止准则满足，找到系统最优谐振频率，其中η为预设频率值。通过混沌优化模型预先进行全局一次搜索，找到LC谐振频率的次优值，因为全局最优值一般处于次优值的邻域内，通过动态参数依次减小混沌变量遍历的区域范围，进而实现混沌模型局部二次迭代搜索，得到全局最优谐振频率，由此获得最优谐振频率更为准确可靠。
一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，所述计算机程序被处理器调用时实现以上任一项所述的磁耦合谐振式无线电能传输控制方法。
一种系统，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序被所述处理器调用时实现以上任一项所述的磁耦合谐振式无线电能传输控制方法。
本发明提供的一种磁耦合谐振式无线电能传输控制方法、系统及计算机可读存储介质的有益效果在于：利用混沌优化模型得到系统实时的最优谐振频率，进而改变逆变模块驱动信号频率以提高电能传输效率，节省电力成本。
附图说明
图1为本发明流程示意图；
图2为本发明混沌优化模型优化搜索流程示意图；
图3为本发明磁耦合谐振式无线电能传输系统示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明的保护范围。
实施例1：一种磁耦合谐振式无线电能传输控制方法。
一种磁耦合谐振式无线电能传输控制方法，具体步骤如下：
通过检测单元获取建立混沌优化模型所需要的关键参数数据：原副边线圈水平位移距离S、同轴角度θ、线圈环境温度T1、T2、线圈电流大小I1、I2、频率f1、f2以及负载阻抗Z，利用Logistic映射建立混沌优化模型：X(n+1) = (μ1 S +μ2 θ+μ3 T1+μ4 T2+μ5 I1+μ6 I2+μ7 f1+μ8f2+μ9 Z)• Xn(1- Xn)，循环采集不同时刻的参数数据，用以实时更新优化模型，针对混沌优化模型输出的最优解通过控制模块实时调整原边网络的电流逆变频率，使之与副边始终工作在最优谐振频率下，提高无线电能传输效率。
若无线电能传输过程中发生系统频率分裂现象，或者因长时间工作引起电路参数的变化而导致谐振频率发生漂移，传输效率下降时，根据检测模块实时采集的关键参数，修正混沌优化模型参数，更新优化模型，以追踪系统最优谐振频率。
对混沌优化模型搜索求得最优解包括粗搜索阶段和细搜索阶段，所述粗搜索阶段基于迭代映射产生的遍历性轨道对整个解空间进行搜索，当终止满足条件：效率X ＞η时，认为在粗搜索过程中发现的最佳情况已经接近该优化问题的最优解，则以此作为细搜索阶段的搜索起点，所述细搜索阶段则采用最速下降法在上述局部区域内进行搜索，直至算法终止准则满足，找到系统最优谐振频率。
实施例2：一种磁耦合谐振式无线电能传输系统。
如图3所示，一种磁耦合谐振式无线电能传输系统，公共电网通过无线充电桩输送电能，经过无线电能传输系统原边网络整流、逆变后，与电路副边网络发生谐振，从而将电能输送至蓄电池及负载，系统还包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序被所述处理器调用时实现实施例1所述的磁耦合谐振式无线电能传输控制方法。
实施例3：一种计算机可读存储介质。
一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，所述计算机程序被处理器调用时实现实施例1所述的磁耦合谐振式无线电能传输控制方法。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应局限于该实施例和附图所公开的内容，所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (6)

1.一种磁耦合谐振式无线电能传输控制方法，其特征在于，通过检测获得无线电能传输系统的原副边相关特征参数，依据获得的特征参数建立混沌优化模型，对混沌优化模型搜索求得最优解，依据最优解调整无线电能传输系统的谐振频率；
所述检测获得无线电能传输系统的原副边相关特征参数具体为：检测无线电能传输系统的原副边传输效率、原副边线圈水平位移距离S、同轴角度θ、线圈环境温度T1、T2、线圈电流大小I1、I2、频率f1、f2以及负载阻抗Z；
所述依据获得的特征参数建立混沌优化模型具体为：利用Logistic映射构造混沌优化模型，X(n+1) = (μ1 S +μ2 θ+μ3 T1+μ4 T2+μ5 I1+μ6 I2+μ7 f1+μ8 f2+μ9 Z)• Xn(1- Xn) ，其中μ1，μ2……μ9为分岔参数，Xn为所构造的混沌变量。
2.如权利要求1所述的磁耦合谐振式无线电能传输控制方法，其特征在于，若无线电能传输过程中发生系统频率分裂现象，或者因长时间工作引起电路参数的变化而导致谐振频率发生漂移，传输效率下降时，根据实时采集的关键参数，修正混沌优化模型参数，更新优化模型，以追踪系统最优谐振频率。
3.如权利要求1所述的磁耦合谐振式无线电能传输控制方法，其特征在于，所述混沌变量Xn具体电能传输频率，即原、副边功率比值。
4.如权利要求1所述的磁耦合谐振式无线电能传输控制方法，其特征在于，所述对混沌优化模型搜索求得最优解包括粗搜索阶段和细搜索阶段，所述粗搜索阶段基于迭代映射产生的遍历性轨道对整个解空间进行搜索，当终止满足条件：效率X ＞η时，认为在粗搜索过程中发现的最佳情况已经接近该优化问题的最优解，则以此作为细搜索阶段的搜索起点，所述细搜索阶段则采用最速下降法在局部区域内进行搜索，直至算法终止准则满足，找到系统最优谐振频率，其中η为预设频率值。
5.一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器调用时实现权利要求1-4任一项所述的磁耦合谐振式无线电能传输控制方法。
6.一种计算机系统，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被所述处理器调用时实现权利要求1-4任一项所述的磁耦合谐振式无线电能传输控制方法。
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磁耦合谐振式无线电能传输系统效率分析与优化;李中启;《中国博士学位论文全文数据库 (工程科技Ⅱ辑)》;20170228;第21页第1段至第28页第2段，第33页第2段至第35页第1段，第71页第1段至第90页第1段 *

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