WPT网络拓扑自组织策略：通过节点角色转换和占空比调节实现多功率流优化

《IEEE Transactions on Power Electronics》：WPT Network Topology Self-Organizing Strategy for Multi Power Flow Optimization Using Node Role Change and Duty-Cycle Regulation

无线电力传输网络在多设备同时充电时面临复杂互感和拓扑时变带来的优化挑战。本文提出拓扑自组织策略，通过分层框架实现动态拓扑重构与占空比联合调优，提升整体能效。上层基于实时功率估算筛选可行拓扑，下层采用混沌游戏优化算法处理功率与电流约束。实验验证在五节点原型机上实现高效准确的电力分配，无需额外补偿硬件。

　　

摘要：

无线电力传输网络（WPTN）能够实现灵活的多设备充电，但由于复杂的交叉耦合和时变的网络拓扑结构，在同时存在多个电力流的情况下优化性能颇具挑战性。本文提出了一种拓扑自组织（TSO）策略，该策略能够动态重构离散的网络拓扑结构，并共同调整各节点的占空比，以在多个电力流同时存在的情况下实现全网效率的最大化。该策略采用分层架构来减轻计算负担：上层通过在线估计最大可传输功率来筛选可行的拓扑结构，而下层则运用混沌博弈优化（CGO）结合基于惩罚的约束处理方法来确定在功率和电流限制条件下能够最大化效率的占空比向量。通过协调电力流的强度和节点角色的变化，所提出的策略提高了整体效率，并且能够在无需辅助补偿或调节硬件的情况下接近最优性能。在包含五个节点的硬件原型上的实验结果验证了该策略的有效性，展示了其在不同耦合条件和负载需求下的准确功率分配以及效率提升。