基于改进粒子群的自动阻抗匹配方法与实验研究

发布时间：2018-10-05 21:19

【摘要】：磁耦合谐振式无线电能传输技术作为一种新兴的电能传输技术改变了传统电能传输对电线的依赖,具有传输距离远,穿透性强的优势,开创了无线电能传输的新方法,具有重要的研究意义和实用价值。在磁耦合谐振式无线电能传输过程中,由于线圈间距离变化,位置偏移,插入介质干扰及负载变化都会导致系统输入阻抗发生变化,从而与射频源内阻不匹配,造成能量反射,使传输效率大幅下降。因此,为了解决系统阻抗不匹配引起的传输效率降低的问题。本文采用无线电能传输自动阻抗匹配的方法,即通过检测系统的反射系数自动调节阻抗匹配网络,进一步完善了无线电能传输的理论基础,推动了无线电能传输相关电器产品的研发。本文首先分析了磁壀合谐振式无线电能传输的原理,接着通过研究对比现有匹配网络的各种结构,分析其优缺点,针对大功率磁耦合谐振式无线电能传输的匹配需求,提出广义的"Τ+Π"型匹配网络结构,然后为了提高匹配网络的速度和精度,本文采用了改进的粒子群算法。最后,对无线电能传输系统,在加入定点匹配和自动匹配,以及没有匹配的情况下,进行了对比实验研究。进而对无线电能传输自动阻抗匹配系统的实时性和可靠性进行验证:加入自动阻抗匹配的无线电能传输系统,根据反射系数采用改进的粒子群算法求得匹配网络参数,通过控制继电器阵列切换匹配结构,能极大地降低能量反射,保证了系统能量的高效率传输。
[Abstract]:As a new kind of electric energy transmission technology, the magnetically coupled resonant radio energy transmission technology has changed the dependence of the traditional electric energy transmission on the wire, and has the advantage of long transmission distance and strong penetration, thus creating a new method of radio energy transmission. It has important research significance and practical value. In the process of magnetically coupled resonant radio energy transmission, because of the variation of the distance between the coils, the offset of the position, the interference of the insertion medium and the change of the load, the input impedance of the system will change, which will not match the internal resistance of the RF source and cause the energy reflection. The transmission efficiency is greatly reduced. Therefore, in order to solve the problem of transmission efficiency decrease caused by impedance mismatch. In this paper, the method of automatic impedance matching for radio energy transmission is adopted, that is, the theoretical basis of radio energy transmission is further improved by detecting the impedance matching network with automatic adjustment of the reflection coefficient of the system. Promote the development of radio energy transmission related electrical products. In this paper, firstly, the principle of magnetic resonance radio energy transmission is analyzed. Then, by studying and comparing various structures of existing matching networks, the advantages and disadvantages are analyzed, and the matching requirements of high-power magnetically coupled resonant radio energy transmission are analyzed. In order to improve the speed and accuracy of the matching network, an improved particle swarm optimization (PSO) algorithm is proposed. Finally, a comparative experimental study on radio energy transmission system is carried out under the condition of adding fixed point matching and automatic matching and without matching. Furthermore, the real-time and reliability of the automatic impedance matching system for radio energy transmission is verified. The radio energy transmission system with automatic impedance matching is used to obtain the matching network parameters according to the improved particle swarm optimization (PSO) algorithm of reflection coefficient. By controlling relay array switching matching structure, energy reflection can be greatly reduced, and high efficiency transmission of system energy can be ensured.
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM724;TP18

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