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完成单位：天津工业大学、天津大学、中车唐山机车车辆有限公司、天津金米特科技股份有限公司

主要完成人：李阳、程泽、刘雪莉、程思璐、潘硕、谢炎民、卢娜

项目亮点

本项目采用自适应频率跟踪、自动阻抗匹配、电能与信号同步传输、身份识别与谐振解耦技术，解决了无线电能传输技术的关键共性问题，项目成果不仅促进了相关企业的技术升级，而且加快了我国无线电能传输技术整体的发展进程。

项目介绍

本项目《移动设备无线电能安全高效传输关键技术及应用》属于电力生产与供应和新一代电子信息两个领域，涉及电磁场理论、电力电子技术、控制理论、信息科学等学科，属于典型的前沿交叉学科。

本项目将智能控制技术与无线电能传输技术相结合，对遗传算法、蚁群算法和粒子群算法进行改进，提出了无线电能传输自适应频率跟踪控制方法。提出了基于BP神经网络的自动阻抗匹配算法，并针对精度和泛化能力对神经网络的结构参数进行了优化，解决了无线电能传输系统的动态阻抗失配问题。采用BP算法的自动阻抗匹配技术的稳定时间比GA算法的稳定时间快108.5%， 而且BP算法可保证匹配的精度。首次采用移幅键控的正向信号传输与并联补偿电阻反向信号传输方法与无线电能传输技术融合，实现电能和正反向信号共享同一无线传输通道。提出了基于伪随机码跳频通讯的身份识别与谐振解耦方法，尤其是采用伪随机调频解耦方法实现了多用户模式下在不影响“合法”用户无线供电情况下切断“非法”用户的供电，解决了无线电能传输过程中“非法”用户“窃电”问题。

本项目特色是解决了无线电能传输技术的关键共性问题，所提方法对技术发展引领性强；合作企业具有行业、地区代表性，有利于技术进一步向全国辐射。部分研究成果已在天津金米特科技股份有限公司、中车唐山机车车辆有限公司等单位得到应用。利用该项目成果理论已建成校内基础通用性无线电能传输实验平台和企业相关产品的开发平台。天津金米特科技股份有限公司电动自行车无线充电产品远销海外。中车唐山机车车辆有限公司率先将自适应频率跟踪技术和自动阻抗匹配技术应用到城轨列车的核心供电系统。

经过国内知名专家的鉴定为国际先进水平。经审计本项目相关成果在两家公司应用过程中（2017年至2020年）实现新增销售收入总额逾1.88亿元，新增利润逾2500万元，新增税收逾500万元，新增出口创收2000余万美元。本项目成果不仅促进了企业的技术升级，而且加快了我国无线电能传输技术整体的发展进程。

项目图片

项目完成单位

一、天津工业大学

1．提出了基于改进的遗传算法、蚁群算法和粒子群算法的自适应频率跟踪控制技术，避免了线圈谐振频率改变对无线电能传输效率的影响。2. 提出了基于BP神经网络的自动阻抗匹配算法，并针对精度和泛化能力对神经网络的结构参数进行了优化，解决了无线电能传输系统的动态阻抗失配、射频电源安全稳定问题。3. 提出了磁耦合谐振式无线电能和基于移幅键控的正向信号同步传输方法、磁耦合谐振式无线电能和并联补偿电阻反向信号同步传输方法，实现电能和信号共享同一通道实现无线传输。4. 提出了基于伪随机码跳频通讯的身份识别与谐振解耦方法，解决了无线电能传输过程中“非法”用户“窃电”问题。在项目基础研究中做出巨大贡献，并配合天津金米特科技股份有限公司、中车唐山机车车辆有限公司进行产品开发，并进行产品性能测试，实现产业化发展。

二、天津大学

1．针对无线电能传输设备移动过程中谐振频率发生偏移而导致传输功率和传输效率大幅下降的问题，首次采用自适应频率跟踪技术的闭环控制系统解决了上述问题，避免了设备位置改变对无线电能传输效率的影响。2. 针对阻抗失配，特别是移动设备阻抗随机改变降低无线电能传输效率和射频电源烧毁等问题提出了自动阻抗匹配方法。3. 针对电能和信号无线传输相互干扰的问题，提出了无线电能与信号同步传输方法和具体实现技术，并将该技术应用推广到便携式电子设备中大大降低了设备成本。

3、中车唐山机车车辆有限公司：负责自适应频率跟踪控制技术与高频阻抗匹配技术产业化研究，包括前期可行性论证、总体技术方案设计、应用技术再开发、现场测试与匹配调试等。基于谐振式无线电能传输技术，研制了安哥拉动车组产品（TSD046），对其核心供电系统进行相关技术改造和提升，实现了车辆高压供电系统高效传输，该车辆远销海外，实现良好的经济效益和社会价值。中车唐山机车车辆有限公司积极投入产业化研究，为本项目成果转化做出了重大贡献。

4、天津金米特科技股份有限公司：1. 参与了自适应频率跟踪控制技术与身份识别方法的理论研究，负责将该核心技术与公司电动自行车、AGV无线充电系统结合的产业化应用研究，包括项目可行性论证、具体技术实施和测试预实验分析以及后期运行与维护。2. 开发了电动自行车、移动机器人等无线充电产品，产品远销海内外，实现较好的经济和社会效益。3、在现有技术基础上，设计并开发实现了智慧城市无线充电“云单车”系统示范工程。天津金米特科技股份有限公司积极投入无线电能传输技术的产业化研究，为本项目成果转化做出了重大贡献。

第一完成人简介

李阳

教授 天津工业大学

多年来一直专注于无线电能传输技术的研究，在理论分析、技术开发、产品设计等方面经验丰富。作为主持人承担科研项目多项，其中国家自然科学基金3项、天津市应用基础及前沿技术研究计划(自然科学基金)联合资助一般项目1项、天津市高等学校科技发展基金计划项目1项、企业项目多项。以第一作者在国内外学术刊物上发表40多篇学术论文，其中被SCI、EI收录20余篇，入选中国精品科技期刊顶尖学术论文平台1篇，即F5000（领跑者5000），入选第二届中国科协优秀科技论文遴选计划优秀论文1篇，电工技术学报优秀论文2篇。获得获天津市科学技术进步一等奖、三等奖、中国纺织工业协会科学技术进步三等奖和“纺织之光”中国纺织工业联合会纺织高等教育教学成果三等奖各1项，授权发明专利（第一发明人）10项。