采用改进遗传算法的无线电能传输系统参数优化设计

杨阳; 章治; 吴雪钰; 曹嘉亿; 郑晅

西安交通大学学报 ›› 2025, Vol. 59 ›› Issue (4) : 93 -104.

杨阳, 章治, 吴雪钰, 曹嘉亿, 郑晅

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摘要

针对高阶补偿拓扑的无线电能传输(WPT)系统的谐振参数较多且相互关联，从而导致系统设计时各个元件具体参数难以确定的问题，提出了一种适用于一次侧LCC、二次侧LC串联拓扑(LCC-S)的WPT系统参数优化设计方法。利用MATLAB/Simulink搭建WPT系统仿真平台并进行理论分析，评估了谐振参数、耦合系数和等效负载对该系统输出特性的影响，选择影响程度最复杂的变量作为决策变量，构建系统非线性优化模型；以提高WPT系统的传输效率为目标，在遗传算法基础上加入非线性优化策略，并设计新的突变函数，利用改进后的遗传算法(IGA)给出了系统参数的优化设计方案。仿真结果表明：IGA使系统传输效率达到98.34%,相较遗传算法提高了2.52%,且收敛速度显著提高。搭建WPT系统实验平台并进行测试，结果表明：该系统能够以97.98%的传输效率保持300 W的功率输出；当负载电阻处于6～46Ω时，系统传输效率能够维持在90%以上。研究结果可为LCC-S型WPT系统参数设计提供参考。