考虑信号与电能并行传输的ICPT系统谐振补偿参数优化方法技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑信号与电能并行传输的ICPT系统谐振补偿参数优化方法，包括：基于ICPT系统中原、副边干路与各支路以及各支路之间电流关系，ICPT系统中原、副边的阻抗，ICPT系统中的输出、输入功率以及电能传输效率建立数学模型；基于所述数学模型选取目标函数；确定所述目标函数的约束条件；基于所述数学模型、目标函数和约束条件对ICPT系统谐振补偿参数进行优化。在电能与信号同步传输的ICPT系统参数优化设计中，充分考虑了信号传输电路引入后的影响，使建模更加准确，为谐振补偿参数优化等研究工作提供了极大的方便，从而达到了提高电能传输效率的目的。

Optimizing Method of Resonance Compensation Parameters for ICPT System Considering Parallel Transmission of Signal and Electric Energy

The invention discloses an optimization method of resonant compensation parameters of ICPT system considering parallel transmission of signals and electric energy, which includes: establishing mathematical models based on the current relationship between the primary and secondary trunk roads, branches and branches of ICPT system, the impedance of the primary and secondary sides of ICPT system, the output and input power of ICPT system and the transmission efficiency of electric energy; selecting items based on the mathematical models. Scalar function; Determine the constraints of the objective function; Optimize the resonant compensation parameters of ICPT system based on the mathematical model, objective function and constraints. In the parameter optimization design of ICPT system with synchronous transmission of power and signal, the influence of signal transmission circuit is fully considered, which makes the model more accurate and provides great convenience for the research of optimization of resonant compensation parameters, so as to improve the efficiency of power transmission.

【技术实现步骤摘要】
考虑信号与电能并行传输的ICPT系统谐振补偿参数优化方法
本专利技术涉及无线电能传输领域，具体地，涉及一种考虑信号与电能并行传输的ICPT系统谐振补偿参数优化方法。
技术介绍
感应耦合电能传输(InductivelyCoupledPowerTransfer，ICPT)系统作为一种新型供电方式已经逐步实现了近距离大功率无线电能传输、移动式ICPT系统电能传输和多负载ICPT系统电能传输，因此越来越受到广泛关注。ICPT系统电能传输常伴随信号传输的需求，利用电能传输通道进行信号传输，可以实现信号的高速传输，但是在同享通道下信号传输对电能传输的影响不能忽略，目前，在基于ICPT系统的电能与信号同步传输领域中，对系统的谐振参数优化只考虑电能传输本身，而并未考虑信号传输电路中的信号耦合线圈的影响，从而存在电能传输效率低的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对上述问题，提出一种考虑信号与电能并行传输的ICPT系统谐振补偿参数优化方法，以实现提高电能传输效率的优点。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种考虑信号与电能并行传输的ICPT系统谐振补偿参数优化方法，包括：基于ICPT系统中原、副边干路与各支路以及各支路之间电流关系，ICPT系统中原、副边的阻抗，ICPT系统中的输出、输入功率以及电能传输效率建立数学模型；基于所述数学模型选取目标函数；确定所述目标函数的约束条件；基于所述数学模型、目标函数和约束条件对ICPT系统谐振补偿参数进行优化。可选的，所述建立数学模型，包括：基于信号与电能并行传输系统分析ICPT系统中原、副边干路电流和各支路电流间的等式关系；在电能耦合线圈、信号拾取线圈和信号加载线圈的反射阻抗基础上，对ICPT系统中原、副边总阻抗进行计算，从而完成ICPT系统中原、副边的阻抗分析；基于所述ICPT系统中原、副边的阻抗分析，分别求取ICPT系统的输入、输出功率，并将所述ICPT系统的输入、输出功率进行比值运算，从而得到电能传输效率关系式。可选的，所述基于所述数学模型选取目标函数，包括：将所述电能传输效率关系式作为目标函数。可选的，所述确定所述目标函数的约束条件，包括：在所述数学模型的基础上，基于信号耦合线圈影响因素进行计算，得到各电感电容的额定电压电流关系式；基于所述各电感电容的额定电压电流关系式获取约束条件。可选的，所述确定所述目标函数的约束条件，包括：获取信号传输电路引入后对系统的影响；基于对系统的影响确定所述约束条件。可选的，在所述数学模型的基础上，基于信号耦合线圈影响因素进行计算，得到各电感电容的额定电压电流关系式中，所述各电感电容的额定电压电流关系式为：电感电容的电压电流小于电感电容的额定值。可选的，所述基于所述数学模型、目标函数和约束条件对ICPT系统谐振补偿参数进行优化，包括：基于所述数学模型、目标函数和约束条件，采用粒子群算法对ICPT系统谐振补偿参数进行优化。可选的，所述粒子群算法，包括：初始化一个粒子群，设定初始位置和速度；计算所述粒子群中每个粒子的适应值；基于所述适应值获取每个粒子的最好位置；基于最好位置对每个粒子的速度和位置信息进行更新，从而得到更新后的粒子群信息；判断跟新后的粒子群信息是否满足设定条件。可选的，所述基于所述适应值获取每个粒子的最好位置，包括：对每个粒子将其适应值和其经历过的最好位置的适应值进行比较，从而得到当前的最好位置；对每个粒子将其适应值和全局经历过的最好位置的适应值进行比较，从而得到全局最好位置。本专利技术的技术方案具有以下有益效果：本专利技术的技术方案，对ICPT系统在考虑信号传输电路影响的基础上进行分析，获取信号传输与电能传输之间的耦合关系，从而选取目标函数和确立约束条件，进行谐振参数优化，在电能与信号同步传输的ICPT系统参数优化设计中，充分考虑了信号传输电路引入后的影响，使建模更加准确，为谐振补偿参数优化等研究工作提供了极大的方便，从而达到了提高电能传输效率的目的。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本专利技术实施例所述的基于LCLP型ICPT系统电能与信号同步传输原理图；图2为本专利技术实施例所述的粒子群算法的流程图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。一种考虑信号与电能并行传输的ICPT系统谐振补偿参数优化方法，包括：基于ICPT系统中原、副边干路与各支路以及各支路之间电流关系，ICPT系统中原、副边的阻抗，ICPT系统中的输出、输入功率以及电能传输效率建立数学模型；基于所述数学模型选取目标函数；确定所述目标函数的约束条件；基于所述数学模型、目标函数和约束条件对ICPT系统谐振补偿参数进行优化。可选的，所述建立数学模型，包括：基于信号与电能并行传输系统分析ICPT系统中原、副边干路电流和各支路电流间的等式关系；在电能耦合线圈、信号拾取线圈和信号加载线圈的反射阻抗基础上，对ICPT系统中原、副边总阻抗进行计算，从而完成ICPT系统中原、副边的阻抗分析；基于所述ICPT系统中原、副边的阻抗分析，分别求取ICPT系统的输入、输出功率，并将所述ICPT系统的输入、输出功率进行比值运算，从而得到电能传输效率关系式。数学模型的建立是在考虑信号传输电路中信号耦合线圈的影响基础上进行了原、副边干路与各支路以及各支路之间电流关系的分析，原、副边的阻抗分析，系统的输出、输入功率以及电能传输效率分析。目标函数的选取以数学模型为基础，将电能传输效率关系式作为了目标函数。约束条件的确立包括电路中各电感电容的额定电压电流关系式分析和解空间的确定。本专利技术考虑了信号传输电路对电能传输效率的影响，以阻抗分析为基础，利用电路知识建立了信号传输电路与电能传输效率之间相关联的数学模型，以此对基于FSK的LCLP型ICPT系统信号传输系统进行了参数优化。数学模型的建立充分考虑了信号传输电路引入后对系统的影响。第一步，基于信号与电能并行传输系统分析原、副边总路电流和各支路电流间的等式关系，为后面数学建模提供方便；第二步，在电能耦合线圈、信号拾取线圈和信号加载线圈的反射阻抗分析基础上，对原、副边总阻抗进行计算分析；第三步，以第二步的阻抗分析为基础，分别求取系统的输入、输出功率，从而进行比值运算求取电能传输效率表达式。可选的，所述基于所述数学模型选取目标函数，包括：将所述电能传输效率关系式作为目标函数。数学模型的建立充分考虑了信号传输电路引入后对系统的影响。可选的，所述确定所述目标函数的约束条件，包括：在所述数学模型的基础上，基于信号耦合线圈影响因素进行计算，得到各电感电容的额定电压电流关系式；基于所述各电感电容的额定电压电流关系式获取约束条件。可选的，所述确定所述目标函数的约束条件，包括：获取信号传输电路引入后对系统的影响；基于对系统的影响确定所述约束条件。约束条件的确立充分考虑了信号传输电路引入后对系统的影响。各电感电容的额定电压电流关系式是在权利要求2所述的数学模型基础上，考虑了信号耦合线圈影响因素进行的计算分析；解空间是根据系统的实际情况确定的。约束条件的计算分析中，各电感电容的额定电压电流关系式是指电感电容的电压电流必须小于其额定值，而解空间的确定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑信号与电能并行传输的ICPT系统谐振补偿参数优化方法，其特征在于，包括：基于ICPT系统中原、副边干路与各支路以及各支路之间电流关系，ICPT系统中原、副边的阻抗，ICPT系统中的输出、输入功率以及电能传输效率建立数学模型；基于所述数学模型选取目标函数；确定所述目标函数的约束条件；基于所述数学模型、目标函数和约束条件对ICPT系统谐振补偿参数进行优化。

【技术特征摘要】
1.一种考虑信号与电能并行传输的ICPT系统谐振补偿参数优化方法，其特征在于，包括：基于ICPT系统中原、副边干路与各支路以及各支路之间电流关系，ICPT系统中原、副边的阻抗，ICPT系统中的输出、输入功率以及电能传输效率建立数学模型；基于所述数学模型选取目标函数；确定所述目标函数的约束条件；基于所述数学模型、目标函数和约束条件对ICPT系统谐振补偿参数进行优化。2.根据权利要求1所述的考虑信号与电能并行传输的ICPT系统谐振补偿参数优化方法，其特征在于，所述建立数学模型，包括：基于信号与电能并行传输系统分析ICPT系统中原、副边干路电流和各支路电流间的等式关系；在电能耦合线圈、信号拾取线圈和信号加载线圈的反射阻抗基础上，对ICPT系统中原、副边总阻抗进行计算，从而完成ICPT系统中原、副边的阻抗分析；基于所述ICPT系统中原、副边的阻抗分析，分别求取ICPT系统的输入、输出功率，并将所述ICPT系统的输入、输出功率进行比值运算，从而得到电能传输效率关系式。3.根据权利要求2所述的考虑信号与电能并行传输的ICPT系统谐振补偿参数优化方法，其特征在于，所述基于所述数学模型选取目标函数，包括：将所述电能传输效率关系式作为目标函数。4.根据权利要求2所述的考虑信号与电能并行传输的ICPT系统谐振补偿参数优化方法，其特征在于，所述确定所述目标函数的约束条件，包括：在所述数学模型的基础上，基于信号耦合线圈影响因素进行计算，得到各电感电容的额定电压电流关系式；基于所述各电感电容的额定电压电流关系式获取约束条件。5.根据权利要求4所述的考虑信...

【专利技术属性】
技术研发人员：李欣，赵乐，李若琼，董海鹰，张蕊萍，李帅兵，
申请(专利权)人：兰州交通大学，
类型：发明
国别省市：甘肃,62