[发明专利]一种基于匹配效率集元素穷举法的无线电能传输系统功率效率优化方法

摘要

本发明公开了一种基于效率匹配集元素穷举法的无线电能传输系统功率效率优化方法，具备在实现无线电能传输系统效率匹配状态下的功率和效率的联合优化。针对要求中等传输距离而发射侧和接收侧都不可变动的无线电能传输系统，本发明首先给出了一种通过动态改变中继线圈的位置及其线圈匝数的方法，实现系统在接入某一固定大小负载时产生多个匹配效率点以及匹配效率点所对应的功率点；其次根据负载需求，在所产生的多个匹配效率点及其对应的功率点中采用穷举法选取合适的功率和效率点作为系统的工作点。该方法的特点是，首先满足系统对于效率的要求，要求传输效率必须大于50％，进而在此基础上对效率和功率进行优化。

主权项

1.一种基于匹配效率集元素穷举法的无线电能传输系统功率效率优化方法，其特征在于：所述无线电能传输系统包括线圈半径均为r且同轴设置的发射线圈、中继线圈以及接收线圈，发射线圈和接收线圈之间的距离为d02，并满足d02＝(10～12)r；所述发射线圈和接收线圈的匝数均为N，所述中继线圈的匝数为2N，所述中继线圈接入补偿电容环路的有效匝数在1～2N范围内可调，所述中继线圈和发射线圈之间的距离d01可调；所述方法包括如下步骤：1)，对于某一固定负载RL，设定0.1r为中继线圈的单位移动距离，依次改变中继线圈的位置，在每个位置上动态改变所述中继线圈接入补偿电容环路的有效匝数并调整补偿电容至系统谐振频率一致，如果所述接收线圈的负载功率出现效率峰值点，则将该效率峰值点设为匹配效率点并测量此时的传输功率；在中继线圈与发射线圈的距离d01及中继线圈与接收线圈的距离d12均大于2r的范围内，得到由若干个匹配效率点构成的匹配效率点集合以及由匹配效率点所对应的功率点构成的功率点集合；2)，采用元素穷举法从匹配效率点集合和对应的功率点集合中，首先选择系统效率大于50％的匹配效率点及其对应的功率点，然后根据如下效率优化函数，寻找系统的最优工作点：min(P(d01,N1)‑50η(d01,N1))其中，P(d01,N1)表示负载的功率，η(d01,N1)表示系统的效率；N1表示中继线圈的匝数，d01min和d01max为中继线圈移动的边界距离；ηRL为负载的效率，Preq要求的负载功率；3)，根据选择的工作点来调整中继线圈的位置以及所述中继线圈接入补偿电容环路的有效匝数，实现系统功率效率的优化。