基于中继线圈切换的三线圈结构WPT系统效率优化研究

三线圈结构无线电能传输(wirelesspowertransfer,WPT)系统相比于两线圈结构WPT系统,具有更远的能量传输距离和更高的系统传输效率,但该结构的近距离传输效率有待进一步验证。首先,针对这一问题建立全面、精确的三线圈模型;其次,分析得到三线圈近距离传输效率降低的原因:由于阻抗不匹配的问题,导致线圈损耗增加。最后,给出一种基于中继线圈切换的三线圈结构WPT系统,它将两线圈和三线圈的优势结合在一起,解决三线圈近距离传输效率下降的问题。在理论分析的基础上,通过实验验证基于中继线圈切换的三线圈结构WPT系统效率优化方法的可行性。相比于传统两线圈结构,该系统在远距离的效率提升达23%;相比于普通三线圈结构,该系统在近距离的效率提升达22%。

基于调频控制的三线圈结构无线电能传输系统效率优化研究

三线圈结构无线电能传输(WPT)系统相比于传统两线圈结构WPT系统,具有更远的能量传输距离和更高的系统传输效率。理论分析表明,虽然三线圈结构WPT系统可以增加远距离系统传输效率,但近距离系统传输效率降低。本文针对这一问题,提出一种基于调频控制的三线圈结构WPT系统效率优化方法,即在不同的传输距离下使用该距离对应的最优工作频率,从而提升近距离系统传输效率。首先推导三线圈结构WPT系统效率公式,证明可以通过调整工作频率的方法改变系统传输效率。在此基础上进行仿真分析,证明在不同传输距离下确实具有非谐振频率的最优工作频率。最后,通过实验验证基于调频控制的三线圈结构WPT系统效率优化方法的可行性,解决了近距离能量传输效率降低的问题,且最大效率提升幅度达到15%。

磁耦合谐振式无线电能传输系统三线圈结构研究

针对带有中继线圈的磁耦合谐振式三线圈无线充电系统进行建模,分析建模结果发现系统的传输效率和输出功率会随着线圈之间耦合系数的变化而动态变化。使用ANSYS进行电磁仿真,分析三线圈无线电能传输系统在其他参数固定不变时,中继线圈纵向位置的改变对系统传输特性的具体影响。仿真结果表明,减少初始线圈与中继线圈之间的距离能够明显提高系统的传输效率,减少中继线圈与接收线圈之间的距离能够使系统获得较高的输出功率。

三线圈无线电能传输系统恒压输出研究

针对自动引导车(AGV)无线电能传输(WPT)系统中磁耦合机构偏移影响输出电压稳定的问题,在输出并联型LCC/Multi-S的基础上提出了一种新型三线圈结构的WPT系统。该系统采用一种新型类中国结(CK)线圈结构和DDQ线圈作为磁耦合机构,通过合理参数配置,不仅实现了与负载无关的恒压(CV)输出,并且实现了X方向、Y方向以及XY方向同时偏移时的CV输出。利用COMSOL有限元仿真工具对该磁耦合机构的互感特性进行了仿真分析,从理论上证明了系统在线圈偏移的工况下能够实现CV输出;最后,搭建了试验平台验证了理论分析的正确性和可行性。

无线电能传输系统三线圈谐振结构的效率分析

从谐振线圈结构的角度分析无线电能传输(WPT)系统的传输效率,提出了一种高效率的三线圈结构WPT系统。应用电路理论,分析和比较了二线圈和三线圈结构的谐振线圈的传输效率。理论分析表明三线圈结构的谐振线圈在较远传输距离情况下传输效率大于二线圈结构。实验结果表明:在传输距离为14 cm时,三线圈结构的谐振线圈传输效率能达到81%,是二线圈结构的1.9倍;在传输距离为18 cm的情况下,三线圈结构的传输效率能达到60.3%,是二线圈结构的2.7倍;当传输距离达到22 cm时,三线圈结构的传输效率为32%,是二线圈结构的4.7倍。实验验证了理论分析的正确性。

带有大中继线圈的无线充电磁耦合器抗偏移特性研究

感应式电能传输技术在电动汽车实际应用中不可避免地出现原副边线圈相对位置错位,这会导致系统效率下降、线圈过流等一系列问题。针对这些问题,提出一种带大中继线圈的三线圈磁耦合器结构用于提升系统抗偏移能力。结合解析法和有限元法,分析了影响系统效率的关键因素,研究了不同补偿参数下三线圈磁耦合器传输性能以及不同偏移程度下两线圈和三线圈的互感和损耗的变化规律,并验证了含大中继线圈的三线圈磁耦合器在提升抗偏移能力方面的独特优势。在此基础上,提出基于两线圈和三线圈切换的具有强抗偏移能力的磁耦合器优化设计方法。设计并研制了线圈尺寸为400 mm×400 mm的磁耦合器样机,实验结果表明在偏移尺寸达到线圈尺寸50%、输出功率为3 kW的情况下,磁耦合器效率可达95%,相比传统两线圈磁耦合器效率提升5%。

磁场耦合式多自由度电机无线电能传输研究

提出了一种转子为中空球形的三自由度电机无线能量传输方案,其应用于仿生学领域时需要在转子内放置无线传输装置和视觉图像采集装置。为了弥补电机在旋转中有线充电带来的缺点,实现内部采集装置的无线传输,设计了一种适合运动装置的新型三线圈接收结构的无线充电装置,并与传统的单圈接收结构进行了比较。采用仿真对比了单线圈接收结构和三线圈接收结构在不同角度进行无线传输S21参数、磁通量和效率的变化。克服了传统单线圈在偏转角度过大时效率低的问题,总结了三线圈接收结构的优点。最后通过实验验证了仿真的准确性和电力传输的有效性。