无线电能传输系统最大效率追踪及恒压输出复合控制方法

针对无线电能传输(WPT)系统的传输效率受耦合线圈之间的互感以及负载影响的特点,该文提出一种基于阻抗匹配技术的最大效率追踪及基于前馈PI控制的恒压输出复合控制方法。首先,对双边LCC型WPT系统的参数和传输效率进行分析,通过调整系统参数优化系统的传输效率。其次,在二次侧使用DC-DC变换器采用阻抗匹配的方法实现最大效率追踪,同时在一次侧采用DC-DC变换器利用前馈PI控制器闭环控制负载端电压实现恒压输出。该方法中,效率追踪和电压控制之间相互独立,互不干扰。此外,该方法还通过系统工作时的电路参数来估算线圈间的互感值,并通过线性拟合的方法对该估算互感值进行修正,得到更精确的互感估算值。最后,通过搭建实验平台验证了该方法的可行性和有效性。与PI控制相比,前馈PI控制方法在快速性和抗扰动性上均具有明显优势。

基于SAR阻抗匹配的WPT最大效率跟踪控制方法

无线电能传输(WPT)技术因其安全、便捷、非接触等优点而备受关注。最大效率传输是WPT系统中一个重要课题。传统的最大效率跟踪方法通常设定系统在固定耦合条件进行负载阻抗匹配,然而,耦合系数会在初级和次级线圈相对位置变化时不可避免地发生变化。提出基于耦合系数辨识与半有源整流(SAR)阻抗匹配的最大效率跟踪控制方法,该方法利用SAR结合耦合系数识别进行阻抗匹配,开关控制电容(SCC)补偿其阻抗虚部,避免了整流电路中非线性因素的影响。同时系统响应较快且控制方法便于实现。仿真和实验结果表明,耦合系数和等效负载变化时,都可以准确估计耦合系数并跟踪至最大效率点和输出恒压。

考虑最大效率的风光制氢系统容量配置及功率调控

为解决新能源电解水制氢微电网系统中投资成本高、电解槽运行效率低、功率输入波动大等问题,以微电网设备安装成本以及由负荷缺氢率和弃电率组成的系统综合优化指标为目标函数,提出风光制氢容量配置方案,并根据电解槽效率特性曲线制定最大制氢效率的功率调控方法。根据风光发电功率波动情况选择蓄电池为电解槽补充电能,编写基于精英非支配排序遗传算法求解系统中各设备的容量配置,利用多目标粒子群优化算法进行电解槽最大效率功率调控。对比风光互补制氢方案,该容量配置模型可在安装成本接近的条件下达到更低的综合优化指标,功率调控后系统平均电解槽输入功率波动率与电解槽效率分别下降了58.37%与37.54%,显著改善了系统稳定性,提高了能源利用率。

无线电能传输系统最大效率跟踪控制研究

无线电能传输(WPT)系统的互感和负载在实际工况中会发生变化,进而影响系统传输效率。为了在变互感和变负载工况条件下提高系统效率,提出了一种基于输出端级联Buck-Boost变换器的最大效率跟踪控制方法。首先,建立WPT系统等效电路模型,得到互感估计表达式,并推导出系统效率与互感和负载电阻的关系。然后,在输出端级联Buck-Boost变换器拓扑的基础上,研究将系统等效电阻变换为最佳电阻的控制方法,以提高系统效率。最后,搭建实验平台进行验证。实验结果表明,在互感由19μH变化至45μH(耦合系数为0.1~0.25),以及输出电压由16 V变化至48 V的工况条件下,提出的方法能够使系统工作在最大效率点,相比于未采用该方法时,系统效率实现了最大4.79%的提升。

基于等效负载跟踪的旋转磁场耦合式WPT系统最大效率控制方法

针对旋转磁场耦合式无线电能传输(WPT wireless power transfer)系统在负载和耦合线圈互感变化条件下的最大效率和恒压输出需求,本文提出了一种基于等效负载跟踪的最大效率控制方法。首先,构建了以双层正交DD(DQDD)线圈为发射机构,交叉偶极式(CD)线圈为接收机构的旋转耦合式WPT系统;继而在考虑交叉耦合及线圈内阻的情况下进行了双能道LCC-S型WPT系统的谐振参数配置,推导了系统传输功率和效率的表达式。然后,引入复合控制方法,在直流输入端采用Buck电路来调节系统输出电压,在输出负载端采用Buck-Boost升降压电路实现阻抗匹配。最后,通过仿真与实验验证了所推导的回路电流、输入输出功率以及效率表达式的准确性,验证了计及耦合环流的谐振元件参数配置条件的可行性。结果证明了互感辨识结果的准确性,系统可以实现最大效率跟踪及恒压输出,传输效率可以保持在90%以上。

基于扰动观察法的WPT系统最大效率追踪方法设计

阐述一种基于扰动观察法的WPT系统最大效率追踪控制方案,在不需要耦合线圈互感参数辨识和原副边通信的条件下,实现WPT系统的最大效率追踪,比基于互感参数辨识方法有更高的追踪精度。

WPT系统的最大功率与最大效率切换控制策略

针对无线电能传输系统在不同耦合情况下对输出功率和传输效率的不同需求问题,提出基于WPT系统的最大功率和最大效率的切换控制策略。建立两线圈S-S型WPT系统的等效电路模型,推导系统输出功率和传输效率的数学表达式,得到该系统输出功率和传输效率均与互感和负载相关。利用MATLAB仿真软件对互感和负载发生变化时的传输特性进行分析,确定最大功率和最大效率分别对应的最佳负载值。在此基础上,引入Buck-Boost阻抗匹配网络,实现WPT系统最大功率或最大效率输出。最终在MATLAB/Simulink上搭建无线电能传输系统实验平台,对最大功率与最大效率切换状态进行仿真分析,验证所提最大功率与最大效率切换控制策略的可行性。实验结果表明,相比于系统运行在单一工作状态下,该控制策略可以根据当前系统的实际耦合情况,动态调整工作状态,满足系统对不同性能指标的需求。

自谐振线圈耦合式电能无线传输的最大效率分析与设计

谐振耦合电能无线传输是一种新的电能传输概念和方法,它能在中等距离范围内传递能量。该文基于空间隔离两线圈的互感耦合模型,从电路角度分析系统传输效率与线圈尺寸、距离等之间的关系,得到的传输效率表示式,进一步应用于系统最大传输效率的分析,以实现谐振耦合电能无线传输系统优化设计的目标。最后,设计制作一个谐振耦合电能无线传输装置,并设计多组不同参数的线圈进行比较实验,结果证明当空间隔离的两空心线圈达到谐振耦合时,两线圈之间传递能量最大,从而验证该文的理论研究。

一种改进的感应电机最大效率控制技术研究

在分析感应电机最大效率控制技术基础上,提出了两项改进措施。首先针对传统方法搜索慢,收敛性能差的缺点,提出了一种混合搜索技术,即通过电机损耗模型离线计算励磁电流设定值的下限,采用黄金分割法在已经缩小的范围内进行搜索;其次针对搜索过程中转矩脉动问题,提出了一种转矩电流前馈补偿方案。为了获得良好的暂态响应,在转矩或者设定速度发生改变时,励磁电流重新恢复到额定值,详细的切换方案也被提出。实验和仿真验证了方案的实用性和有效性。

太阳池非对流层最佳厚度及最大效率数值模拟

本文对现有的太阳池辐射透射模型及稳态热效率模型进行了改进,改进的模型既考虑了池水浊度的影响又考虑了池内多重反射的影响,更接近实际情况。在改进的稳态热效率模型基础上,通过数值模拟的方法,对太阳池非对流层最佳厚度及其最大效率的相关影响因素作了较为详细的分析和讨论。认为太阳池非对流层最佳厚度及其最大效率取决于太阳池尺寸和结构、太阳辐射强度、储热层和上对流层的温差、太阳辐射在水中的透射率、池底反射率、水浊度、池水的物理特性以及池深度等综合因素,其中,△T/I0(储热层和上对流层的温差与水面太阳辐射强度的比值)是影响太阳池非对流层最佳厚度的主要因素,这为太阳池高效运行提供了理论指导。

IPT系统线性自抗扰恒压输出和最大效率跟踪复合控制方法

为实现感应电能传输(inductivepowertransfer,IPT)系统在负载变化下的恒定电压和高效电能输出,提出一种基于线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)的恒压输出和基于阻抗匹配技术的最大效率跟踪的复合控制方法。首先,分析LCC-S型IPT系统的参数与效率、输出功率的关系,通过参数优化设计使最优效率达到最大化;然后,在副边采用基于Buck-Boost电路的阻抗匹配技术以实现最大效率跟踪,同时在原边设计一阶LADRC对输出电压进行闭环控制,并给出控制器参数选取规则,所提复合控制方法保证效率和电压2个控制回路之间的解耦运行;最后,搭建实验平台对理论分析进行验证。实验结果表明,当负载电阻从满载到轻载变化时,所提系统可以实现恒压输出,整体效率保持在85.7%,与比例积分控制相比,LADRC对负载扰动和参考电压扰动具有更好的输出电压动态调节作用。

电动车用感应电机最大效率控制技术研究

从电动车用感应电机的基本特性出发 ,建立了考虑铁耗的感应电机转子磁场定向模型 .在分析电机损耗的基础上 ,提出了一种混合搜索技术 ,即通过电机损耗模型离线计算励磁电流设定值的下限 ,采用黄金分割法在已经缩小的范围内进行搜索 .为了保证系统的动态响应 ,给出了模式切换的准则 .通过实验和仿真 。

基于负载匹配的节流调速回路最大效率及计算模型

节流调速回路最大的缺陷是传动效率低,研究提高回路效率的途径,找出获得最大效率的条件,建立最大效率的计算模型,对于节约能源有重大的意义。笔者将回路效率看成回路与负载共同作用的结果,研究了进、回油节流调速回路的效率与负载匹配的关系,导出了匹配条件,确定了匹配参数,推导了匹配参数及最大效率的计算公式,得出了通过负载匹配可大大提高节流调速回路效率的结论。

感应电机最大效率控制时损耗模型研究

从分析感应电机的铁损耗入手,给出了转子铁损耗等效电阻随转差率的变化关系.通过研究转子铁损耗在整个铁损耗中所占比例和同步角频率的关系,指出在低速区转子铁损耗对电机运行效率有着显著的影响.建立了考虑转子铁损耗时感应电机的损耗模型.利用拉格朗日优化算法,推导出感应电机在矢量控制下稳态运行时效率最高的控制条件.实验结果证实,所建立的损耗模型在全速范围内都有着较高的准确度,所推导的最大效率运行条件也是切实有效的.

水下磁谐振式电能传输最大效率追踪方法

磁谐振式电能传输系统在海水中工作时电磁波受到海水强烈的衰减导致输出功率较低。同时,由于发射和吸收端的阻抗不匹配导致部分能量被吸收端反射进而被海水衰减,造成效率的进一步降低。为了提高系统的传输效率和减小能量损失,本文提出了一种输出稳定型最大效率追踪方法,不仅实现了最大效率追踪,还保证了在一定条件下传输效率的稳定,保护了负载。本文运用仿真软件建立模型,对该方法进行了仿真验证;设计并制作了一个谐振耦合传输装置,通过实验研究证明了该方法对水下电磁谐振电能传输系统效率有显著提高作用。

基于EKF在线辨识的多堆燃料电池系统最大效率点跟踪控制方法

为保证多堆燃料电池系统(multi-stack fuel cell system,MFCS)在负载不断变化条件下仍能稳定运行在最大效率点,该文提出了一种基于扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)在线辨识算法的MFCS最大效率点跟踪控制的方法。该方法利用EKF的实时在线拟合能力,快速实现对MFCS效率/功率曲线的辨识,做到实时估计系统最大效率点功率,并通过功率分配方法实现各个电堆间出力的合理分配,来达到维持系统在最大效率点处稳定运行的目的。最后,在搭建的RT-LAB半实物硬件在环测试平台上,与扰动观测(perturb and observe,P&O)算法进行了对比分析。实验结果证明,该文所提方法能够快速的实时估计MFCS最大效率点功率并且实现跟踪控制,减小燃料电池功率变化率等退化参数,提高燃料电池的耐久性。

耦合共振无线电能传输系统最大效率跟踪控制

耦合共振无线电能传输系统发射端与接收端距离小于某一特定值时,共振频率将发生变化,传输效率将大大降低.为了保持接收端实时以最大效率运行,本文提出一种耦合共振无线电能传输最大效率跟踪控制方法.该方法根据耦合共振无线电能传输效率特点引入粒子群优化策略(PSO),通过迭代求解粒子适应度函数,获得全局最优解,实现系统最大效率跟踪控制.研究表明,所提方法能够找到不同距离下最大传输效率对应的系统谐振频率,使无线电能传输系统电能接收端以最大效率运行.

电动车工况下最大效率控制的感应电动机损耗研究

从电动车电驱动系统的基本特性出发 ,建立了电动车工况下最大效率控制的感应电机驱动系统仿真模型 ,通过实例在考虑饱和非线性的条件下进行了最大效率控制的仿真计算。针对感应电动机损耗将最大效率控制与传统U/f恒定控制进行了比较分析 ,对最大效率控制产生的损耗变化及分布规律进行了研究 ,对铁心损耗的影响进行了分析。

WPT系统最大效率跟踪下的实时耦合系数估计方法

无线电能传输(WPT)系统在实际应用中的关键性问题是传输效率。WPT系统是一种松散耦合系统,耦合系数因发射侧和接收侧线圈的相对运动而变化,从而影响电能的传输效率。对发射侧和接收侧的电压电流值进行实时检测,利用检测值对耦合系数进行实时估计,同时利用Buck-Boost电路作为阻抗匹配网络实现WPT系统的最大效率跟踪控制。通过仿真和实验验证,证明该耦合系数估计方法在准确度、实时响应、提升电能传输效率等方面均具有明显优势,验证了该方法的有效性和正确性。

双低油菜(Canola)硫营养临界期与最大效率期的研究

利用温室砂培盆栽试验，分别在油菜生长的五个自然生育期严格控制营养液供硫浓度（高S0．75mmol／L或低S0．075mmol／L），研究各生育期供硫水平对油菜生长的影响。结果表明，发芽－莲座期（0～35天）低S处理容易短时间内表现缺硫症状，对子粒产量与含油量有明显的影响；开花期前后充足供硫可明显提高菜籽产量。后期增加供硫浓度不仅可明显增加菜籽的硫浓度、含油量，而且菜籽的硫甙含量也显著提高。比较各生育期供硫不足与菜籽产量的关系，以莲座期与开花期的影响最大。莲座期可作为油菜硫营养的临界期，开花期为最大效率期。硫的两个吸收高峰恰与油菜生长对硫的临界期与最大效率期相吻合。生长前期供硫充足主要促进植株的营养生长，茎枝重量较高但子粒产量很低，而后期供硫充足则显著促进植株的开花结果，增加角果数、角果重及子粒饱满度。前期供硫不足会使作物的花期明显延迟，中后期增加供硫浓度时还会造成植株的再次开花结果而使成熟期显著延迟。