[發明專利]一種基于無線電能傳輸系統的改進灰狼算法參數識別方法

在審

• 申請號: 202210755233.7
• 申請日: 2022-06-29
• 公開（公告）號: CN115169224A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 常雨芳;馬超;唐楊;周欣怡;張曉柯;黃文聰;嚴懷成;張皓;朱雨樵;黃津瑩;胡瀅
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06N3/00;H02J50/12;G06F111/04;G06F113/04
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 許蓮英

本發明提出了一種基于無線電能傳輸系統的改進灰狼算法參數識別方法。本發明無線電能傳輸系統包括直流電源、逆變電路模塊、發射端諧振補償電容、發射線圈電感、發射線圈等效電阻、接收端諧振補償電容、接收線圈電感、接收線圈等效電阻、負載電阻。本發明方法結合無線電能傳輸效率模型構建參數識別目標模型，采用改進灰狼算法將無線電能傳輸系統的負載與互感識別問題轉化為一個求解發射端諧振電流實際檢測值與計算值之間的誤差最小值問題，以誤差值最小對負載阻值與互感值進行尋優識別。本發明有效的減小電路復雜度以及系統體積，并可避免灰狼算法陷入局部最優解，來更好的對無線電能傳輸系統進行整體設計。

技術領域

本發明屬于無線電能傳輸技術領域，尤其是涉及一種基于無線電能傳輸系統的改進灰狼算法參數識別方法。

背景技術

無線電能傳輸技術(Wireless Power Transfer WPT)是一種新型的電能傳輸技術。隨著時代的不斷發展，人們應用電力設備在各種各樣復雜的場合中，傳統的有線電能傳輸雖然能夠滿足大部分的供電需求，但是在某些場合應用缺點也愈發明顯，如傳輸導線老化帶來的安全問題等。因此無線電能傳輸由于其安全、靈活等特點成為了新的研究熱點。

無線電能傳輸分為感應式無線電能傳輸、諧振式無線電能傳輸和微波式無線電能傳輸。其中，磁耦合諧振式無線電能傳輸(Magnetic Coupling Resonant Wireless PowerTransfer,MCR-WPT)基于近場磁諧振原理實現能量的無線傳輸，是目前研究較多的無線電能傳輸方式。

傳輸功率和傳輸效率是磁耦合諧振式無線電能傳輸技術研究的重點，當前提高傳輸功率和傳輸效率的方法都是在負載和互感已知的基礎上展開研究，而實際MCR-WPT系統中負載阻值和互感值是變化的，使得理論研究不能聯系實際應用。因此MCR-WPT系統負載和互感參數識別方法研究成為實際系統提高傳輸性能的關鍵。當前MCR-WPT系統負載和互感識別研究方法普遍存在以下問題：①只能對負載和互感中的一個參數進行識別；②改變系統工作頻率，該方法雖然可以實現負載和互感的識別，但影響了系統的傳輸性能；③增加控制器或者其他輔助模塊實現負載和互感的識別，雖然可以有效地識別負載和互感參數，但是增加了系統體積和設計成本；④系統建模要求高，算法運行迭代時間長。

針對以上的問題，本發明提出了一種基于改進灰狼算法的磁耦合諧振式無線電能傳輸系統負載和互感識別方法。該方法通過建立數學模型將參數識別問題轉換為發射端諧振電流實際檢測值與計算值之間的誤差最小值問題，只需要檢測發射端電流和逆變電路輸出電壓，有效減小電路復雜度以及系統體積，節約成本的同時可以更快捷的進行負載和互感的識別，保證整個無線充電系統維持在較優的狀態運行。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提出一種基于無線電能傳輸系統的改進灰狼算法參數識別方法。該方法的主要目的是建立數學模型將參數識別問題轉換為發射端諧振電流實際檢測值與計算值之間的誤差最小值問題，通過群智能優化算法中的灰狼算法改進后對特定無線電能傳輸系統進行負載和互感識別，從而保證整個系統維持在一個較優環境運行。同時應用此方法只需檢測發射端電流和逆變電路輸出電壓的方式減小了電路復雜度以及系統體積。

本發明解決其技術問題的技術方案是：首先建立無線電能傳輸系統的電路模型，通過基爾霍夫電壓定律等公式推導整個諧振網絡的等效阻抗、電流、諧振角頻率、功率等公式，最后推導出整個無線電能傳輸系統的效率表達式，對得到的效率表達式的常量與變量進行分析，對得到的變量互感與負載進行理論分析，通過建立含高次諧波逆變電路輸出諧振電流、負載和互感等數學模型，將系統參數識別問題轉化為與發射端諧振電流最小值相關問題，利用改進的灰狼算法對已設變量進行尋優，最后完成負載與互感的參數識別問題，使整個系統在一個較優環境下運行。

本發明提出了一種基于無線電能傳輸系統的改進灰狼算法參數識別方法。

所述無線電能傳輸系統由發射串聯回路、接收串聯回路無線連接構成；