基于磁耦合諧振的多自由度電機無線電能傳輸

摘 要：針對多自由度電機無線電能傳輸中傳輸效率較低的問題，提出基于磁耦合諧振的多自由度電機無線電能傳輸方法。該方法根據共振原理構建磁耦合諧振式無線電能傳輸模型，通過反射系數描述阻抗匹配狀態，獲取最佳負載阻抗；采用混沌優化算法優化電機線圈損耗率，實現多自由度電機無線電能傳輸優化。實驗結果表明，應用該方法后，多自由度電機的電能輸出功率達到了８９３Ｗ，傳輸效率提升了０.１０以上，提高了電能輸出功率和傳輸效率，方法有效，具備可行性。

關 鍵 詞：磁耦合諧振；多自由度電機；無線電能傳輸；阻抗匹配；最佳負載阻抗；混沌算法；反射系數；線圈損耗

中圖分類號：ＴＭ７２ 文獻標志碼：Ａ 文章編號：１０００－１６４６（２０２４）０２－０１２７－０５

有線供電方式已經無法滿足電機電能傳輸的需求，在此背景下提出了無線電能傳輸技術［１－２］，該技術被廣泛應用在各個領域。磁耦合諧振方式［３］在工業制造、電子產品、生物醫學等領域中獲得了高度評價。電能利用率直接受到傳輸效率的影響，因此研究多自由度電機無線傳輸方法具有重要意義。

劉幗巾等［４］通過無線電能傳輸模型分析電能傳輸過程中產生頻率失諧的原因，分析諧振頻率與等效阻抗角之間存在的聯系，在此基礎上構建動態補償協調模型和頻率跟蹤控制模型，優化了電機無線電能傳輸效率。倪晨睿等［５］在電路理論基礎上，獲取電路參數與電能傳輸效率之間的關系，并通過數值計算方法優化無線電能傳輸模型。以上較為成熟的方法在不同傳輸距離、諧振頻率和負載阻抗條件下存在電能傳輸效率低的問題。為此本文提出基于磁耦合諧振的多自由度電機無線電能傳輸方法，該方法基于磁耦合諧振并結合混沌優化算法進一步優化了多自由度電機無線電能傳輸效率，以期提高電機利用效率。