干扰因素下无线电能传输频率控制算法研究

发布时间：2024-12-19 06:29

　　 为了提高无线电能传输WPT(wireless power transmission)负载端接收功率以及效率,增强传输的稳定性,研究无线电能传输系统过耦合干扰因素下无线电能传输频率控制算法,解决在该种干扰因素下频率分裂引起的传输功率下降问题。采用自适应频率跟踪WPT系统,依据DSP控制DDS(direct digital synthesis)自动调节输出频率,完成无线电能传输频率的自适应跟踪控制。采用改进粒子群优化算法,以进化因子和时间变动为依据进行自适应调整粒子的惯性权重和学习因子,提高粒子寻求最优解的速度和粒子算法的搜索力,获取无线电能传输系统功率和效率的最优值,增强频率跟踪的速度和精度。结合Zigbee,向DSP中植入改进粒子群优化算法,控制无线电能传输系统射频源频率,完成无线电能传输系统功率和效率同步频率跟踪,增强过耦合运行状态下无线电能传输负载端接收功率及效率。实验表明,该控制算法可在临界耦合点前提高无线电能传输系统整体功率,且能提高无线电能传输系统效率,系统发射端频率得到平稳控制,性能得到改善。

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【部分图文】：

图1 自适应频率跟踪WPT系统结构及功率放大器电路

源频率可通过DDS实现，相比于高频逆变电源，其传输效率高，传输频率还具有可调节性能。自适应频率跟踪WPT系统通过DSP控制DDS，使其形成3.7～5.7MHz信号以用作系统射频信号源。直接数字合成的频率会达到22MHz，普通功率运算放大器的摆率无法满足这一要求[6]，导致输出....

图2 Zigbee硬件电路

系统采用无线信号传输装置Zigbee的工作频率、波特率、工作频道、传输距离分别为2398MHz、9588、Channel089、2.5m。Zigbee通信模块通常由发射端和接收端构成，发射端和功率检测模块同时受控于负载端MCU，接收端受控于DSP。图2为Zigbee具体硬件电....

图3 自适应频率跟踪WPT系统输出的正弦波

将某电力系统中磁耦合谐振式无线电能传输系统谐振器件的距离从6cm调整到80cm，系统额定输出功率设置为60W，在该额定功率下采集粒子群算法可获取实验无线电能传输系统效率的最优值。图3为额定输出功率下，自适应频率跟踪WPT系统输出的正弦信号，其中，为原始信号，为放大后的信号。....

图4 不同距离下功率对比

为了分析不同距离下的无线电传输系统负载功率特性，在系统外在条件相同的前提下将发射线圈和接收线圈的距离同轴、平行方向由近及远地依次由10cm增加到75cm，测量使用和未使用本文控制算法的系统负载侧功率，结果如图4所示。从图4可以看出，未使用本文控制算法时，即在10～34cm之....

本文编号：4017805