[发明专利]基于遗传算法的三线圈无线电能传输系统的优化设计方法

权利要求书

1.基于遗传算法的三线圈无线电能传输系统的优化设计方法，其特征在于，包括：

步骤S1、选定三线圈无线电能传输系统的拓扑电路并确定优化目标；

步骤S2、计算发射线圈、中继线圈和接收线圈的自感、互感和交流电阻，将三线圈无线电能传输系统的输出功率、传输效率、线圈尺寸、过流、线圈成本、带宽、ZPA特性的要求转化为遗传算法的约束条件；

步骤S3、设置遗传算法的结束条件和变异率，基于约束条件并采用遗传算法对优化目标进行求解，得到三线圈无线电能传输系统的目标优化结果；

步骤S4、根据所得目标优化结果，搭建三线圈无线电能传输系统。

2.根据权利要求1所述的基于遗传算法的三线圈无线电能传输系统的优化设计方法，其特征在于，步骤S1的拓扑电路包括第一电感L₁、第二电感L₂、第一电容C₁和第二电容C₂，第一电感L₁一端与输入电源正极连接，第一电感L₁另一端同时与第二电感L₂以及第一电容C₁连接，第一电容C₁另一端与输入电源一端另连接，第二电感L₂另一端同时与第二电容C₂以及三线圈无线电能传输系统连接，第二电容C₂以及三线圈无线电能传输系统另一端与输入电源负极连接。

3.根据权利要求2所述的基于遗传算法的三线圈无线电能传输系统的优化设计方法，其特征在于，三线圈无线电能传输系统包括发射线圈L_p、中继线圈L_z、接收线圈L_s，发射线圈L_p与中继线圈L_z同向耦合，中继线圈L_z与接收线圈L_s同向耦合，发射线圈L_p串联发射线圈谐振匹配电容C_p，中继线圈L_z串联中继线圈谐振匹配电容C_z，接收线圈L_s串联接收线圈谐振匹配电容C_s和负载R_fuzai。

4.根据权利要求2所述的基于遗传算法的三线圈无线电能传输系统的优化设计方法，其特征在于，步骤S1通过配置拓扑电路的元件参数满足式(1)的关系，实现零相角特性以及恒压输出：

其中，ω为三线圈无线电能传输系统的工作角频率；

拓扑电路的元件参数的配置过程如下：

首先选定第一电感L₁的值，在满足式(1)的情况下，中继线圈L_z中流过的电流I_z满足：

其中，M₁₂是发射线圈L_p和中继线圈L_z之间的互感；

电流I_z的模值|I_z|满足：

其中，P为目标功率，M₂₃是中继线圈L_z和接收线圈之间L_s的互感；R_fuzai为负载，R_s是接收线圈L_s的交流电阻；

然后，在第一电感L₁的值已经被选定的情况下，根据中继线圈L_z、接收线圈L_s的半径和匝数，确定中继线圈L_z和接收线圈L_s之间的互感M₂₃，进而根据公式(3)得到中继线圈L_z中需要感应出电流的模值|I_z|；

接着，根据公式(2)确定第二电感L₂的值；

最后，基于第一电感L₁和第二电感L₂的值，根据公式(1)确定第一电容C₁、第二电容C₂的值。