【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无线电能传输，尤其涉及一种环绕主动屏蔽线圈结构及其多目标优化方法。
技术介绍
1、无线电能传输技术（wireless power transfer，wpt）可以避免使用者接触电气接口与机械结构，具有很高的安全性，同时也具有充电方便与节省空间等优点。因此，无线电能传输系统被广泛应用于各类电气电子设备，如手机、无人机、电动自行车以及电动汽车等。然而，随着无线电能传输系统的充电功率逐渐增加，其耦合机构之间的漏磁场可能会导致周围的电子设备受到严重的干扰，同时，电磁辐射暴露也给人们带来了安全隐患，这些问题使得wpt在诸多领域的应用受到了限制。因此，开展wpt系统屏蔽技术的研究对保证wpt电磁暴露的安全性具有重要意义。
2、目前，应用较广泛的是磁屏蔽方法与主动屏蔽方法。磁屏蔽方法利用高磁导率磁性材料构成磁通的低磁阻通路，或者利用非铁磁性导体材料感应出的涡流反向磁场衰减漏磁。然而，磁屏蔽法中铝板屏蔽容易发热，并且导致无线电能传输系统的体积增加，重量变大，成本也随之增加。主动屏蔽方法通过屏蔽线圈产生一个与wpt漏磁场相反的抵消磁场，具有放置灵活与屏蔽效果良好等优点。根据是否设立独立电源，主动屏蔽方法可分为无源屏蔽和有源屏蔽，其中有源屏蔽装置需要复杂的调谐电路，并且由于线圈装置的阻抗随温度变化显著，在实际使用中难以保证屏蔽线圈于原边线圈电流相位的一致性。任何的屏蔽方法都会导致wpt磁耦合机构之间磁场的减小，这会导致传输效率的降低。为了在保证屏蔽效果的同时尽可能减小对传输效率的影响，许多研究人员结合有限元仿真和优化算法对w
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种环绕主动屏蔽线圈结构及其多目标优化方法，旨在解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种环绕主动屏蔽线圈结构，包括原边线圈，还包括：
4、主动屏蔽线圈，所述主动屏蔽线圈在原边线圈的外侧反向串联，所述主动屏蔽线圈包括：
5、内屏蔽线圈，所述内屏蔽线圈的电流方向与原边线圈的电流方向相同，用于补偿wpt系统传输效率；
6、外屏蔽线圈，所述外屏蔽线圈的电流方向与原边线圈的电流方向相反，用于减弱线圈结构区域外围的磁感应强度。
7、一种环绕主动屏蔽线圈结构的多目标优化方法，包括以下步骤：
8、根据环绕主动屏蔽线圈结构，建立主动屏蔽线圈与wpt系统的有限元仿真模型；
9、根据优化变量与优化区间，通过数据驱动的方式建立优化目标的混沌多项式代理模型；
10、根据建立的混沌多项式代理模型，作为nsga-ii算法的目标函数，实现主动屏蔽线圈的多目标优化设计。
11、进一步的，所述优化变量为内屏蔽线圈半径 rin、同侧屏蔽线圈的间距 d以及屏蔽线圈与原边线圈之间的垂直距离 h。
12、进一步的，所述优化目标为wpt系统传输效率的改变量δ η与观测平面a1的磁通量最大值。
13、进一步的，所述混沌多项式代理模型包括δ η和 b max的代理模型。
14、进一步的，所述方法的具体步骤为：
15、以有限元仿真模型作为原模型 y(ξ)，利用pce法将原模型展开，得到式1：
16、；
17、其中是混沌多项式展开项的系数， d为模型输入变量的维度，为 d维输入变量，是大小为 d的多索引，为各维变量对应的正交多项式基底构建的正交多项式；
18、假设为输入变量对应的多项式，得到式2：
19、；
20、其中是的展开系数；根据各个输入变量的各阶矩构建对应的正交多项式基，根据多项式的正交条件，得到式3和式4：
21、式3： ；其中 μ为权函数；
22、式4：；
23、根据任意 k阶多项式与所有低次多项式的正交性得到式5：
24、；
25、输入变量的 k阶矩定义为式6：
26、；
27、基于式6，将式5重新整理为式7：
28、；
29、将式7表示为矩阵的形式，得到式8：
30、；
31、得到数据驱动的任意分布正交多项式基系数后，从式1继续构建代理模型；截断式1并采用回归法计算截断后的多项式系数。
32、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
33、结合代理模型进行主动屏蔽线圈的多目标优化可以显著降低优化过程的时间成本，并且主动屏蔽线圈可以有效的削弱目标区域的wpt系统漏磁场，实现良好的屏蔽效果。
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1.一种环绕主动屏蔽线圈结构的多目标优化方法，其特征在于，所述方法基于环绕主动屏蔽线圈结构，环绕主动屏蔽线圈结构包括原边线圈，还包括：
2.根据权利要求1所述的环绕主动屏蔽线圈结构的多目标优化方法，其特征在于，所述优化变量为内屏蔽线圈半径rin、同侧屏蔽线圈的间距d以及屏蔽线圈与原边线圈之间的垂直距离h。
3.根据权利要求1所述的环绕主动屏蔽线圈结构的多目标优化方法，其特征在于，所述优化目标为WPT系统传输效率的改变量Δη与观测平面A1的磁通量最大值。
4.根据权利要求3所述的环绕主动屏蔽线圈结构的多目标优化方法，其特征在于，所述混沌多项式代理模型包括Δη和观测平面A1最大磁感应强度Bmax的代理模型。
5.根据权利要求1所述的环绕主动屏蔽线圈结构的多目标优化方法，其特征在于，所述方法的具体步骤为：
【技术特征摘要】
1.一种环绕主动屏蔽线圈结构的多目标优化方法，其特征在于，所述方法基于环绕主动屏蔽线圈结构，环绕主动屏蔽线圈结构包括原边线圈，还包括：
2.根据权利要求1所述的环绕主动屏蔽线圈结构的多目标优化方法，其特征在于，所述优化变量为内屏蔽线圈半径rin、同侧屏蔽线圈的间距d以及屏蔽线圈与原边线圈之间的垂直距离h。
3.根据权利要求1所述的环绕主动屏蔽线圈结构的...
【专利技术属性】
技术研发人员：王天皓，于全毅，皮帅，吕刚，李博，朱宇，赵强，尤仁杰，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：
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