双负载磁耦合谐振无线电能传输参数设计与频率控制

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1、学校代码10459学号或申请号201212171931密级硕士学位论文双负载磁耦合谐振无线电能传输参数设计与频率控制作者姓名：王静导师姓名：申金媛教授刘润杰副教授学科门类：工学专业名称：通信与信息系统培养院系：信息工程学院完成时间：2015年5月AdissertationsubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterParameterdesignandfrequencycontrolofdual-loadwirelesspowertransmissionviamagneticcouplingresonanceByJingWangSuperv

2、isor:Prof.JinyuanShenandAssociateProf.RunjieLiuCommunicationandInformationSystemSchoolofInformationEngineeringMay2015原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明或声明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：1^曰期：如&耸i月汶日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的

3、职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以釆用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：i曰期：德牛⑶摘要摘要无线充电的构想由来已久，近年来针对无线充电的研究也越来越多。自从麻省理工的研究团队在两米外点亮一个60瓦的灯泡之后，无线电能传输技术的发展更是突飞猛进。

4、如今，市面上已经出现了无线电能传输的产品，如手机、mp3、笔记本电脑充电器等，虽然这些商品实现了无线充电，但其距电能发射端几乎是零距离。此外，当前人们对无线电能传输技术的研究还大多固定在单发送和单接收的模式之上，随着电子产品的增多，对单发射多接收电能传输模式的需求日益增加。本论文对双负载磁耦合谐振无线电能传输的参数设计和频率控制进行了研究，实现了在一定的传输距离下，发射端稳定高效地给两个接收端供能。主要研究内容如下：1.收发线圈间的角度对双负载无线电能传输性能的影响。本文研究了双负载磁耦合谐振无线电能传输的基本原理，在考虑两个接收线圈之间互感影响的情况下，分析电路模型，讨论了影响系统效率和功率

5、的主要因素。研究发现，在收发线圈非同轴，即其同时存在轴向距离和径向距离的情况下，合适的角度会增强收发线圈之间的互感，使系统的传输性能更佳。2.基于能量流动规律研究双负载无线电能传输系统的结构。利用电路原理，通过使两个接收端解谐，引入反射阻抗寻找接收端能量的来源，推导出系统的能量流动规律—反射电阻吸收的能量即为两接收端获取的能量。并根据此能量流动规律，对接收端不同负载情况进行了讨论，最终确定了不同负载下系统的结构。3.提出一种改进的人工蜂群算法。人工蜂群算法具有较强的勘探能力，但局部开采能力弱。本文利用正弦函数实现跟随蜂阶段的自适应邻域搜索，加快了算法的收敛速度，并针对算法后期易陷入局部最优的问

6、题，利用带扰动的Tent序列防止算法早熟，从而改善其全局寻优能力。4.基于改进人工蜂群算法的系统参数设计。针对双负载磁耦合谐振无线电能传输耦合性强，参数确定困难的问题，首先建立了系统的非线性规划模型，然后利用人工蜂群算法在满足接收端传输距离和传输功率的情况下，寻找系统的参数组合尽可能使得系统的传输效率最大，优化其传输性能。I摘要5.基于变论域模糊控制器和电容阵列的频率控制。分析系统失谐的原因及收发端失谐对系统性能的影响，发现发射端的频率稳定是系统高效传能的关键。本文提出一种变论域模糊控制器对发射端的频率进行控制。变论域模糊控制具有自适应的论域间隔，因而可更精确地控制发射端频率；进一步提出非线性

7、级联线性的方法设计电容阵列，利用非线性电容阵列粗调，线性电容阵列细调，维持发射端频率的恒定。实验证明，该方法不仅减小了系统的后续震荡，而且减少了闭合开关的数目，扩大了频率控制的范围，使系统性能更优。关键词：双负载；能量流动；参数优化；失谐；频率控制IIAbstractAbstractTheresearchonwirelesschargingispaidmoreandmoreattentioninr