无线电能传输系统谐振频率跟踪方法与实验系统研究

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1、万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得云洼王些太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：吾忙7毒胡声签字日期：淅乡月局日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解云洼王些太堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权云洼王些太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影

2、印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：钏柳蚴产签字日期屯够年≥月／o日导师签名：签字日期：、心年力月／o日万方数据学位论文的主要创新点本文中磁耦合无线电能传输系统的高频功率源由信号发生器与功率放大器组成，鉴于本系统功率源较灵活的可调性，本文提出利用改进算法控制系统功率源的信号频率。同时根据系统在过耦合状态下频率分裂状态特征，本文选取种群类算法作为频率跟踪方法的控制算法。对种群类算法寻优过程容易陷入局部最优问题，

3、本文主要研究工作如下：1．提出动态自适应调整“早熟度"的遗传算法改进，在“平均适应度”和“早熟度"评判上做了改进，不同时期“早熟度’’做不同的自适应调整。实验验证，能有效的避免了种群早熟问题。2．提出动态自适应调整信息素的蚁群算法改进，利用随迭代次数改变的信息素强度系数调整路径信息量，并根据最优、最差个体状态，在初期搜寻和后期收敛上对其路径上信息素做正、负反馈程度做调整，实验验证，能有效避免初期的早熟问题和加快搜索后期的收敛速度。3．粒子群算法在改进中，根据平均欧几里德距离判断粒子群进化程度，并结合进化时间和进化程度来共同调整粒子

4、群的权重。实验验证，能加快粒子搜索及收敛速度。综上所述，本课题的创新点在于对由于频率分裂现象导致的无线电能传输系统效率下降的问题，通过分析系统谐振频率分裂的变化规律，并结合种群类算法的改进研究，设计了基于改进算法的无线电能万方数据传输频率跟踪控制系统，通过改进的算法对频率跟踪控制，可有效的解决系统在过耦合情况下因距离改变造成的接受功率下降的问题。此系统可为无线充电电动汽车的相关产品的研究提供依据，从而缩短研究过程加快商品化。万方数据摘要磁耦合谐振式无线电能传输技术作为一种新兴的电能传输技术具有广泛的应用前景，其不仅传输距离能达到米

5、级范围，而且还能穿透障碍物。它克服了传统电能传输中的诸多不足，开创了能量传输的新方法，具有重要的科学意义和研究价值。在无线电能传输过程中，由于系统线圈传输距离变化(过耦合状态下)使谐振频率发生分裂，从而导致传输系统功率大幅下降。因此，为了解决系统频率分裂引起的系统负载接收功率下降的问题，本文采用对无线电能传输系统频率跟踪控制的方法，即通过检测负载功率来对系统信号源频率进行调节。首先对系统分裂状态进行拟合作为算法适应度函数，并对数据拟合进行可靠性分析。之后提出并研究了三种算法的改进，并通过matlab仿真来验证算法。最后通过结合无线

6、通信装置Zigbee，利用植入DSP的改进算法控制发射功率源频率同步跟踪系统谐振频率，从而提高过耦合工作状态下负载端接收功率。本文通过对磁耦合谐振式无线电能传输原理的分析，设计搭建了磁耦合谐振式无线电能传输实验平台，其主要包括DDS信号发生器、宽带线性放大器、发射线圈、接收线圈和整流电路。在此基础上，针对无线电能传输系统在干扰因素下，谐振频率改变导致系统负载接收功率下降问题，设计了频率跟踪控制系统。该系统包括DSP控制系统、Zigbee无线收发模块和功率检测模块。最后，对频率跟踪控制系统，在未加入频率跟踪和加入手动频率跟踪，以及没

7、有频率跟踪情况下，进行了对比实验研究。进而对磁耦合谐振式无线电能传输系统进行频率跟踪控制的实时性、可靠性进行验证：加入频率跟踪的无线电能传输系统，通过对系统源频率的实时调节，能极大的降低干扰因素对系统的影响，保证了系统以最大功率传输。因而进一步丰富了无线电能传输技术的理论研究，促进了实用产品的开发。关键词：电磁耦合谐振；无线电能传输；频率跟踪；功率检测万方数据ABSTRACTAsanewlyemergedtechnologywithgreatapplicationpotentials，wirelessPowertranSrnjss

8、ionbywaysofelectromagneticcoupledresonancecanaChieVepowertranS曲ssionatadistanCerangeofmeterlevel,ignoringtheaffectofn01吼etal