【技术实现步骤摘要】
一种改进鲸鱼算法求解无线电能传输系统参数优化方法
[0001]本专利技术属于无线电能传输
，尤其是涉及一种改进鲸鱼算法求解无线电能传输系统参数优化方法。
技术介绍
[0002]无线电能传输技术作为一种新型电能传输方式，不需要导线进行传导或者其他的一些物理接触就能使电能到达负载端，具有安全、可靠、便捷、灵活的优点。根据传输方式和原理的不同可以分为以下三类：微波式、电磁感应式、磁耦合谐振式。微波式无线电能传输的原理是通过发射端将电能转换为微波，由接收天线接收，最后利用接收端将微波转换为电能供给负载使用。微波式无线电能传输技术具有传输距离远，传输方向可快速切换等优点，但也存在传输效率低，造价昂贵等缺点。电磁感应式无线电能传输是基于电磁感应原理，原边的交流电源提供高频交流电，经AC
‑
DC变为稳定的直流电，再通过高频逆变装置转换为高频交流电传输到发射线圈上，接收线圈经松耦合变压器感应出感应电流，通过整流滤波装置转换为直流电供给负载使用。电磁感应式无线电能传输具有传输效率高，环境适应性强的优点，但其传输效率对线...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种改进鲸鱼算法求解无线电能传输系统参数优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：根据系统的输入电压，发射线圈的自感、寄生电阻和补偿电容，中继线圈的自感、寄生电阻和补偿电容，接收线圈的自感、寄生电阻和补偿电容，各级线圈之间的互感和负载电阻建立三线圈结构的数学模型；根据系统角频率，发射线圈的输入电压，各级线圈之间的自感、互感及补偿电容建立系统输出功率的数学模型；根据输出功率模型构建优化目标模型；建立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寻优目标，结合优化目标模型的约束条件，通过改进鲸鱼算法进行优化求解，得到优化后的发射线圈补偿电容、优化后的中继线圈补偿电容、优化后的接收线圈补偿电容；步骤3：在线圈相对位置发生变化后，通过步骤1、步骤2得到优化后的发射线圈补偿电容、中继线圈补偿电容和接收线圈补偿电容，通过优化后的发射线圈补偿电容、中继线圈补偿电容和接收线圈补偿电容设计具有中继线圈的三线圈无线电能传输系统的补偿电路，使得系统能在线圈发生偏移后尽可能保持输出功率稳定，促使系统保持正常工作。2.根据权利要求1所述的改进鲸鱼算法求解无线电能传输系统参数优化方法，其特征在于，步骤1所述系统输出功率的数学模型，定义为：其中，U为发射线圈输入电压，ω为系统角频率，M
12
为发射线圈与中继线圈的互感，M
23
为中继线圈与接收线圈的互感，M
13
为发射线圈与接收线圈的互感，Z1为发射线圈的等效阻抗，Z2为中继线圈的等效阻抗，Z3为接收线圈的等效阻抗，R
L
为负载电阻；步骤1所述优化目标模型，定义为：其中，P
out
为系统输出功率，C1为发射线圈的补偿电容，C2为中继线圈的补偿电容，C3为接收线圈的补偿电容；步骤1所述优化目标模型的约束条件，定义为：其中，h
P
为横向偏移距离/mm，d
P
为纵向偏移距离/mm，η为传输效率。3.根据权利要求1所述的改进鲸鱼算法求解无线电能传输系统参数优化方法，其特征在于，步骤2通过改进单目标鲸鱼算法进行优化求解，具体过程如下：步骤2.1，初始化鲸鱼种群数量N,最大迭代次数T,优化变量的上界ub，优化变量的下界lb，搜索空间维度dim；初始化天牛须搜索步长δ，天牛左右须间距d；随机生成鲸鱼种群，将其定义为：
并且满足其中，t表示迭代次数，表示第t次迭代时鲸鱼种群中的第i个鲸鱼解向量，表示第t次迭代时鲸鱼种群中的第i个鲸鱼解向量的发射线圈补偿电容，表示第t次迭代时鲸鱼种群中的第i个鲸鱼解向量的中继线圈补偿电容，表示第t次迭代时鲸鱼种群中的第i个鲸鱼解向量的接收线圈补偿电容；步骤2.2，根据步骤1所述的输出功率模型计算搜索空间中每只鲸鱼的适应度值将适应度值最小的鲸鱼记为X
*
；步骤2.3，开始迭代，更新收敛因子a、位置更新参数A、位...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄文聪，黄津莹，胡滢，常雨芳，严怀成，张皓，张晓柯，朱雨樵，马超，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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