《大功率無線電能傳輸系統效率最優控制策略研究》是依託重慶大學，由戴欣擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：大功率無線電能傳輸系統效率最優控制策略研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：戴欣
- 依託單位：重慶大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
針對傳統無線電能傳輸方式所存在的低工作效率問題，研究在大功率套用中面向負載動態需求的效率最優控制策略，考慮最大效率點跟蹤、多目標的綜合最佳化、瞬時過載的適應性、動態能量回饋、能量動態推送等關鍵科學問題，實現以最小的能耗代價滿足負載的供能需求，保證系統在任何負載條件下均工作於最優效率點。其中，針對多目標的綜合最佳化問題，提出以效率、功率傳輸能力、波形質量與穩定性為目標的魯棒綜合最佳化控制方法；針對瞬時過載問題，提出基於超級電容的能量衝擊式供能方法；針對動態能量回饋問題，提出利用複合諧振的多軟開關工作點切換實現電壓泵升的方案；針對能量動態推送問題，提出基於能量的負載需求動態辨識方法及能量推送控制策略。本項目的研究將克服無線電能傳輸系統的高階、自治、多模態及電磁綜合非線性特性影響，提出一套綜合性能最佳化控制器設計方法，解決傳統控制方法僅能實現單目標控制的缺陷，推動無線電能傳輸技術在大功率套用中的發展
結題摘要
傳統無線電能傳輸方式存在著低工作效率問題，限制了在大功率系統中的套用。本項目研究了面向負載動態需求的效率最優控制策略，考慮最大效率點跟蹤、多目標綜合最佳化、瞬時過載的適應性、動態能量回饋、能量動態推送等關鍵科學問題，實現以最小的能耗代價滿足負載的供能需求，保證了大功率的系統在任何負載條件下均能工作於最優效率點。本項目提出的關鍵性技術包括： 1 針對系統的負載特性呈現出急劇變化特性，最大傳能點跟蹤困難等問題，提出了基於雙目標的最大功率及效率跟蹤方法。該方法可實現在動態追蹤最大功率或最大效率的同時保證輸出的穩恆性。在此基礎上，提出阻抗匹配範圍拓展方法，至少3倍以上阻抗匹配範圍拓展，有效增強了對動態傳能中負載急劇、大幅度變化的適應性。 2 針對無線電能傳輸系統高階、非線性以及強耦合等複雜特性，提出基於拓撲篩選及參數最佳化的全局多目標設計方法。建立了歸一化系統電路模型，提出了綜合性能對比分析算法，結合提出的多目標魯棒最佳化設計，可以在完成多目標設計的同時具有較大參數偏移容忍度。 3針對系統結構複雜，參數不確定度較大、階數較高所帶來的系統綜合控制方法較為困難問題，提出基於虛擬變換器的多目標魯棒綜合控制方法，通過構造虛擬變換器解決移相變換器與綜合控制器的轉換問題，考慮多參數不確定性與多目標性能需求，提出了魯棒綜合控制器設計方法 4 針對大功率系統動態充電過程功率不足問題，提出基於雙激勵單元的動態能量傳輸模式下功率提升方法，在動態充電過程中能實現超過3倍的功率傳輸。同時，針對傳統“廣播式”供能方式所帶來的低工作效率問題，給出效率最優的能量最最佳化推送機制。 基於以上研究成果，開發了30kW的實驗系統樣機，並在電動汽車無線充電裝置進行了套用。共發表學術論文32篇，其中SCI收錄論文9篇，EI檢索論文20篇，獲得重慶市科學技術發明獎1項，中國電源學會科技進步二等獎1項，專利12項，其中發明專利10項、實用新型專利2項
