[发明专利]一种基于无线电能传输系统的改进灰狼算法参数识别方法

说明书

本发明提出了一种基于无线电能传输系统的改进灰狼算法参数识别方法。本发明无线电能传输系统包括直流电源、逆变电路模块、发射端谐振补偿电容、发射线圈电感、发射线圈等效电阻、接收端谐振补偿电容、接收线圈电感、接收线圈等效电阻、负载电阻。本发明方法结合无线电能传输效率模型构建参数识别目标模型，采用改进灰狼算法将无线电能传输系统的负载与互感识别问题转化为一个求解发射端谐振电流实际检测值与计算值之间的误差最小值问题，以误差值最小对负载阻值与互感值进行寻优识别。本发明有效的减小电路复杂度以及系统体积，并可避免灰狼算法陷入局部最优解，来更好的对无线电能传输系统进行整体设计。

技术领域

本发明属于无线电能传输技术领域，尤其是涉及一种基于无线电能传输系统的改进灰狼算法参数识别方法。

背景技术

无线电能传输技术(Wireless Power Transfer WPT)是一种新型的电能传输技术。随着时代的不断发展，人们应用电力设备在各种各样复杂的场合中，传统的有线电能传输虽然能够满足大部分的供电需求，但是在某些场合应用缺点也愈发明显，如传输导线老化带来的安全问题等。因此无线电能传输由于其安全、灵活等特点成为了新的研究热点。

无线电能传输分为感应式无线电能传输、谐振式无线电能传输和微波式无线电能传输。其中，磁耦合谐振式无线电能传输(Magnetic Coupling Resonant Wireless PowerTransfer,MCR-WPT)基于近场磁谐振原理实现能量的无线传输，是目前研究较多的无线电能传输方式。

传输功率和传输效率是磁耦合谐振式无线电能传输技术研究的重点，当前提高传输功率和传输效率的方法都是在负载和互感已知的基础上展开研究，而实际MCR-WPT系统中负载阻值和互感值是变化的，使得理论研究不能联系实际应用。因此MCR-WPT系统负载和互感参数识别方法研究成为实际系统提高传输性能的关键。当前MCR-WPT系统负载和互感识别研究方法普遍存在以下问题：①只能对负载和互感中的一个参数进行识别；②改变系统工作频率，该方法虽然可以实现负载和互感的识别，但影响了系统的传输性能；③增加控制器或者其他辅助模块实现负载和互感的识别，虽然可以有效地识别负载和互感参数，但是增加了系统体积和设计成本；④系统建模要求高，算法运行迭代时间长。

针对以上的问题，本发明提出了一种基于改进灰狼算法的磁耦合谐振式无线电能传输系统负载和互感识别方法。该方法通过建立数学模型将参数识别问题转换为发射端谐振电流实际检测值与计算值之间的误差最小值问题，只需要检测发射端电流和逆变电路输出电压，有效减小电路复杂度以及系统体积，节约成本的同时可以更快捷的进行负载和互感的识别，保证整个无线充电系统维持在较优的状态运行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提出一种基于无线电能传输系统的改进灰狼算法参数识别方法。该方法的主要目的是建立数学模型将参数识别问题转换为发射端谐振电流实际检测值与计算值之间的误差最小值问题，通过群智能优化算法中的灰狼算法改进后对特定无线电能传输系统进行负载和互感识别，从而保证整个系统维持在一个较优环境运行。同时应用此方法只需检测发射端电流和逆变电路输出电压的方式减小了电路复杂度以及系统体积。

本发明解决其技术问题的技术方案是：首先建立无线电能传输系统的电路模型，通过基尔霍夫电压定律等公式推导整个谐振网络的等效阻抗、电流、谐振角频率、功率等公式，最后推导出整个无线电能传输系统的效率表达式，对得到的效率表达式的常量与变量进行分析，对得到的变量互感与负载进行理论分析，通过建立含高次谐波逆变电路输出谐振电流、负载和互感等数学模型，将系统参数识别问题转化为与发射端谐振电流最小值相关问题，利用改进的灰狼算法对已设变量进行寻优，最后完成负载与互感的参数识别问题，使整个系统在一个较优环境下运行。

本发明提出了一种基于无线电能传输系统的改进灰狼算法参数识别方法。

所述无线电能传输系统由发射串联回路、接收串联回路无线连接构成；