基于环形偶极组合式线圈及三维旋转磁场的全角度偏移适应性WPT系统

针对传统的无线电能传输(wirelesspowertransfer,WPT)系统中的接收机构相对于发射机构的角度偏移会急剧降低系统的功率及效率的问题,该文提出一种基于环形偶极组合式线圈及三维旋转磁场的全角度偏移适应性WPT系统。首先通过COMSOL有限元仿真,分析发射机构的磁场分布特性,并在此基础上给出可以产生三维旋转磁场的激励电流表达式。然后基于LCC-S补偿网络和具有移相控制的全桥逆变器的电路拓扑,建立系统的数学模型,并给出三维旋转磁场的调制方法。接着对耦合机构进行设计,并给出可以减小系统输出功率波动的参数设计方法。最后通过实验验证该文采用环形偶极组合式线圈及三维旋转磁场实现全角度偏移下无线电能传输的可行性和有效性。实验结果表明:接收线圈在任意角度偏移下,系统的输出功率维持在69~87W,传输效率维持在63%~70%。