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LCC - S无线电传输系统移相闭环控制仿真探索

news 2026/3/27 1:38:32

LCC-S无线电传输系统移相闭环控制仿真【附参考文献】（1）控制策略：采用移相控制的电压闭环稳定输出电压50V，在0.075秒的时候投切负载，可以看到仍然能闭环跟踪给定50V。（2）参考文献：《基于移相控制的闭环无线电能传输系统的研究_2020》

在无线电能传输领域，LCC - S无线电传输系统的移相闭环控制是实现稳定高效电能传输的关键技术之一。今天就来聊聊这其中的门道，并结合代码实例深入分析。

一、控制策略解析

我们采用移相控制的电压闭环策略，目标是稳定输出电压在50V。想象一下，这就如同我们驾驶一辆车，不管路面状况如何变化，都要保持车速稳定在一个设定值。在这个系统里，这个设定值就是50V的输出电压。

当在0.075秒的时候投切负载，就好比车行驶过程中突然遭遇路面坡度变化或者逆风等状况。而我们的系统要像优秀的驾驶员一样，仍然能闭环跟踪给定的50V输出电压，保持稳定运行。

二、代码实现与分析

下面用一段简化的Python代码来模拟这个过程（这里只是示意，实际工程代码会复杂得多）：

import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt # 定义参数 time = np.linspace(0, 0.1, 1000) # 时间范围从0到0.1秒，1000个采样点 output_voltage = np.zeros(len(time)) set_voltage = 50 # 设定电压为50V load_switch_time = 0.075 # 负载投切时间 # 模拟移相控制和电压闭环过程 for i in range(len(time)): if time[i] < load_switch_time: # 正常负载下模拟输出电压接近设定值 output_voltage[i] = set_voltage + np.random.normal(0, 0.1) else: # 负载投切后，通过调节（这里简单示意）回到设定电压 output_voltage[i] = set_voltage + np.random.normal(0, 0.5) if abs(output_voltage[i] - set_voltage) > 1: if output_voltage[i] > set_voltage: output_voltage[i] -= 0.5 else: output_voltage[i] += 0.5 # 绘制结果 plt.plot(time, output_voltage, label='Output Voltage') plt.plot(time, np.full(len(time), set_voltage), 'r--', label='Set Voltage') plt.xlabel('Time (s)') plt.ylabel('Voltage (V)') plt.title('LCC - S System Output Voltage with Load Switching') plt.legend() plt.show()

代码分析

参数定义部分：
-time数组定义了我们模拟的时间范围，从0到0.1秒，共1000个采样点。这就像是我们观察系统运行状况的时间轴，每隔一定时间记录一次数据。
-outputvoltage初始化一个全零数组，用于存储每个时间点的输出电压值。这是我们要记录系统运行结果的“小本子”。
-setvoltage设定为50V，明确了我们期望的输出电压目标值，也就是我们的“目的地”。
-loadswitchtime设定为0.075秒，这是负载投切的关键时刻，就像行驶过程中的一个重要节点。
模拟移相控制和电压闭环过程部分：
- 在循环中，当时间小于负载投切时间loadswitchtime时，通过np.random.normal(0, 0.1)给输出电压添加一个小的随机波动，模拟正常负载下输出电压围绕设定值的微小变化，就像车在正常路面行驶时车速会有小范围波动一样。
- 当时间超过负载投切时间，输出电压的随机波动范围加大到np.random.normal(0, 0.5)，模拟负载投切带来的较大扰动。然后通过简单的判断，如果输出电压与设定值偏差大于1V，就对输出电压进行调整，试图回到设定值，这就类似系统的闭环调节机制，努力让“车速”回到设定值。
绘制结果部分：
- 使用matplotlib库绘制输出电压和设定电压随时间的变化曲线。这样我们就能直观地看到在负载投切前后，输出电压是如何围绕设定值变化的，一目了然地观察到系统的闭环控制效果。