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一、概述

无线电能传输(Wireless Power Transfer,WPT)技术是一种借助于高频电磁场实现电能以无线进行传递的新兴技术,同时也是当前电气工程领域最活跃的热点研究方向之一,被美国《技术评论》杂志评选为未来十大科研方向之一,中国科学技术协会也将其列入十项引领未来的科学技术。由于该技术赋予用电设备以更高的灵活性与安全性,近年来在电动汽车、数码家电、生物医学等领域得到了广泛的应用与快速发展。

在WPT系统的运行过程中,存在着各种不确定的工况,如线圈位置偏移、电路参数漂移、功率管损坏以及系统受到外部电磁干扰等。这些情况的发生都会使得WPT系统的功率传输性能受到影响,甚至使系统失稳。

为保证无线电能传输系统功率输出的稳定性,闭环控制器的设计是整个系统设计流程中至关重要的一环。良好的控制器设计可以使得系统获得快速的动态响应能力,实现无差的设定值跟踪,甚至可以在系统受到外部干扰以及内部参数摄动的情况下依然保持优越的控制性能。

在控制器设计问题上,先进控制理论为WPT系统的控制器设计提供了大量的设计思路。在原边主动控制问题上,主要采用频域法进行控制器设计,形成了以H无穷控制方法为主导的控制器设计方法;而在副边DC/DC变换器控制问题上,以DC/DC变换器的动力学模型为基础,形成了以滑模控制、模型预测控制、自抗扰控制为主导的控制器设计方法。

本文主要综述了几大类WPT系统控制器设计方法的基本设计思路与方法,包含PID控制、H无穷控制、仿射非线性控制、模型逆控制、内模控制、滑模控制、模型预测控制以及自抗扰控制八大类方法。进一步对各类控制器的特性进行了分析,旨在形成一种WPT系统控制器设计方法的系统性认知框架,为实际工程应用中控制器的选择提供指导,并对未来WPT系统控制器设计方法的研究方向提供参考。 BQLfYfrFQ0kAbm8Lps9gEGkTMhJAq2Befl8GG3gePzZE/HSxKEFrBrhHY/HpJsHj

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