一种改进多目标灰狼算法的无线充电系统参数优化方法技术方案

本发明专利技术提出了一种改进多目标灰狼算法的无线充电系统参数优化方法。本发明专利技术首先对磁谐振式无线充电系统进行数学建模，推导出关于传输效率和功率密度的解析表达式，构建优化目标模型和约束条件；对多目标灰狼算法进行改进，利用反向精英学习策略生成初始种群，引入非线性自适应权重改进灰狼位置更新公式，采用对数控制因子改进收敛因子曲线，有效提高了算法的收敛精度和收敛速度；以优化目标模型最小化作为优化目标，结合约束条件，通过改进后的多目标灰狼算法进行优化求解，得到无线充电系统的最优参数。本发明专利技术避免了传统无线充电系统参数优化过程中，多次进行有限元仿真造成的计算资源的浪费，同时也提高了系统的传输效率和功率密度。密度。密度。

【技术实现步骤摘要】
一种改进多目标灰狼算法的无线充电系统参数优化方法


[0001]本专利技术属于无线电能传输
，尤其是涉及一种改进多目标灰狼算法的无线充电系统参数优化方法。

技术介绍

[0002]电动汽车是实现低碳出行、节能减排的重要渠道。目前市面上电动汽车的充电方式主要分为两种：一种是有线充电，其充电方式存在接触不良、易磨损，可靠性低和具有一定的安全隐患等问题。另一种是无线充电，该充电方式无需导线或其他物理接触，因其灵活、安全、可靠等优点，受到了国内外广泛的关注。
[0003]电动汽车无线充电是指在通过无实体导线连接的情况下，借助松耦合变压器耦合装置，将电能以无线的形式传输给汽车充电。无线电能传输(WPT)技术根据其传输原理，可分为三种基本形式：电磁感应式WPT、磁谐振式WPT和微波式 WPT。微波式WPT的基本原理是将电能转换为微波，通过天线向空间发射，接收天线接收微波后将其转换为电能为负载供电。微波式适用于远距离无线输电场合，缺点是传输功率小、传输效率低，该技术目前尚未发展成熟。电磁感应式 WPT是基于电磁感应原理，当发射线圈通过电流时，所产生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改进多目标灰狼算法的无线充电系统参数优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：根据系统谐振角频率，发射与接收线圈互感，发射端电感的等效内阻，接收端的等效负载构建传输效率模型；根据接收线圈的面积,系统谐振角频率，发射与接收线圈的互感,发射端的输入电压,发射端电感的等效内阻,接收端的等效负载构建功率密度模型；根据传输效率模型、功率密度模型构建优化目标模型；构建优化目标模型的约束条件；步骤2：将优化目标模型最小化作为优化目标，结合优化目标模型的约束条件，通过改进多目标灰狼算法进行优化求解，得到优化后线圈的半径、优化后线圈间中心距离、优化后线圈匝间距、优化后线圈匝数、优化后接收端的等效负载；步骤3：在无线充电式电动汽车的磁耦合机构线圈设计和负载选取过程中，通过步骤1、步骤2得到优化后的线圈半径、线圈间中心距离、线圈匝间距、线圈匝数、接收端等效负载，通过优化后的线圈半径、线圈间中心距离、线圈匝间距、线圈匝数、接收端等效负载设计无线充电式电动汽车的磁耦合机构，促使电动汽车保持高效率运行。2.根据权利要求1所述的改进多目标灰狼算法的无线充电系统参数优化方法，其特征在于，步骤1所述传输效率模型，定义为：其中，η为系统的传输效率，ω为系统谐振角频率，M为发射与接收线圈的互感，R1为发射端电感的等效内阻，R为接收端的等效负载；步骤1所述功率密度模型，定义为：其中，ρ为系统的功率密度，S2为接收线圈的面积，ω为系统谐振角频率，M为发射与接收线圈的互感，U1为发射端的输入电压，R1为发射端电感的等效内阻，R为接收端的等效负载；步骤1所述优化目标模型，定义为：其中，η为系统的传输效率，ρ为系统的功率密度，r为线圈半径，h为线圈间中心距离，p为线圈匝间距，W为线圈匝数，R为接收端的等效负载；步骤1所述优化目标模型的约束条件，定义为：其中，I为流经收发端回路的电流，I
max
为收发线圈的耐流值，ω为系统谐振角频率，L为收发线圈的自感，V
max
为收发端补偿电容的耐压值，d为线圈线径，p为收发线圈匝间距，W为
收发线圈的匝数，r为收发线圈的半径。3.根据权利要求1所述的改进多目标灰狼算法的无线充电系统参数优化方法，其特征在于，步骤2通过改进多目标灰狼算法进行优化求解，具体过程如下：步骤2.1，初始化种群数量N、最大迭代次数T
max
、收敛因子a、位置更新参数A和C、搜索空间维度d、优化变量的上边界ub、优化变量的下边界lb，利用反向精英学习策略来初始化灰狼种群位置；定义灰狼种群为：其中，t表示迭代次数，为第t次迭代过程中灰狼种群的第i个个体解向量，表示第t次迭代过程中灰狼种群中的第i个个体解向量的线圈半径，表示第t次迭代过程中灰狼种群中的第i个个体解向量的线圈间中心距离，表示第t次迭代过程中灰狼种群中的第i个个体解向量的线圈匝间距，表示第t次迭代过程中灰狼种群中的第i个个体解向量的线圈匝数，表示第t次迭代过程中灰狼种群中的第i个个体解向量的接收端等效负载；且满足：首先随机生成灰狼种群此时t＝1；求出每个灰狼个体位置在搜索空间中的反向点，反向点计算公式如下：其中，为标量的反向点，X
max
为标量的上限，X
min
为标量的下限；在多维向量中，每个维度均采用这种方法获得该维度上的反向点，得到反向灰狼种群将反向灰狼种群与原始灰狼种群混合；选择帕累托等级和拥挤距离值较大的前N个个体作为灰狼种群的初始位置；拥挤距离的计算公式如下：其中，CD[i]
n
表示第i个解X
i
的拥挤距离，f
n
(X
i+1
)表示位于第i个解右侧解的目标函数值，f
n
(X
i
‑1)表示位于第i个解左侧解的目标函数值，f
n
(X<...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄文聪，胡滢，张凤顺，常雨芳，严怀成，张皓，张晓柯，黄津莹，马超，朱雨樵，朱禛浩，唐杨，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：