基于遗传算法优化的谐振式无线电能传输系统.pdf

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1、42《电气开关》(2016．No．5)文章编号：1004—289X(2016)05—0042—05基于遗传算法优化的谐振式无线电能传输系统曾智强，郑心城，陈为(福州大学电气工程与自动化学院，福建福州350116)摘要：影响磁耦合谐振式无线电能传输系统的传输功率和传输效率的主要因素有输入电压、工作频率、发射侧和接收侧线圈之间的互感、交流内阻以及负载阻抗等。因此系统的优化设计是一个多参数多约束的问题。由于各参数之间相互影响且利用现有解析法计算圆导线螺旋线圈的交流内阻不仅复杂还存在一定的误差，所以本文基于遗传算法利用Matlab和Ansoft进行联合仿真来综合考虑各影响因素，以系统

2、的传输效率为优化目标，同时对传输功率和空间位置进行约束，得到最终的一组优化参数。最后，本文将所得的优化参数带入saber进行电路仿真，仿真结果与优化结果具有较好的一致性。这为设计磁耦合谐振式无线电能传输系统时选择合适的参数提供了一种优化方法。关键词：磁耦合谐振式；无线电能传输系统；遗传算法；有限元仿真；优化设计中图分类号：TM72文献标识码：BTheOptimizationofMagneticResonancesBGeneticAlgorithmZENGZhi—qiang，ZHENGXin—cheng，CHENWei(CollegeofElectricalEngineerin

3、gandAutomationofFuzhouUniversity，Fuzhou350116，China)Abstract：Themainfactorsthathaveeffectontransmissionpowerandtransmissioneficiencyofmagneticcouplingres—onanttransmissionsystemwirelessareinputvoltage，~equency，mutualinductance，ACimpedanceandloadimpedanceetc．Therefore，theoptimizationdesignof

4、thesystemisamulti-parameterandmulti—constraintproblem．Theuseofexist—inganalyticalmethodtocalculateroundwirehelicalcoilACresistanceisverycomplicatedandtherearesomeerrorsbe—tweencalculationandmeasurement．SothepaperuseMatlabandAnsoflsimulationbasedonthegeneticalgorithmtoconsidervariousfactors．

5、Inordertoobtainasetofoptimizationparameters，thepapertakethetransmissioneficiencyofsystemasoptimizationgoal，whilethetransmissionpowerandthespacepositionareconstrained．Finally，theoptimizedparametersarebroughtintosabertocarryoutthesimulation．Thesimulationresultsareingoodagreementwiththeopti-mi

6、zationresults．Itprovidesanoptimizationmethodforselectingappropriateparameterswhendesigningthemagneticres-onancesbasedwirelessenergytransfersystem．Keywords：coupledmagneticresonances；wirelessenergytransfersystem；geneticalgorithm；finiteelementsimulation；optimizationdesign术的不断发展和应用，该技术越来越受到国内外研

7、究引言学者的关注卜。无线电能传输技术在电动汽车充电、人体内置设其中，磁耦合谐振式无线电能传输技术是近年来备的供电、高电压设备取电等特定场合的应用，相比于应用范围更广的一种新型无线电能传输技术，它打破传统的接触式电能传输技术更加便捷、安全和可靠。了传统无线电能传输技术传输效率和传输距离不可兼因为其供电电源与用电设备之间不存在直接的电缆连得的矛盾。而磁耦合系统的参数优化对于系统传输效接，不会出现破皮、磨损的现象。随着无线电能传输技率的提高非常关键。文献[6]在给定工作频率、负载、《电气开关》(2016．No