基于零-串补偿的无线电能与信号同时传输技术研究

无线电能与信号同时传输技术能够实现系统原副边间的信息交互。利用原边逆变电路的谐波特性,提出了一种基于零-串补偿的无线电能与信号同时传输技术,系统原边不设置补偿电容以在发射线圈中获得非正弦电流,利用非正弦电流中的基波分量进行能量传输,谐波分量实现信号传输。实验结果表明,该技术在不影响能量传输的前提下,有效减小了系统的体积和减少了成本,并较好地实现了信号的快速、准确传输。

串-串补偿与串-并补偿非接触谐振变换器特性分析与控制策略

非接触供电技术由于其供电灵活,具有少维护性及安全方便的优点,在移动设备充电场合、油田、水下供电场合具有很大的优势。本文主要针对串-串补偿、串-并补偿两种最为常用的非接触谐振变换器进行了分析。通过对两种变换器输出电压增益、输入阻抗的分析,说明了串-串补偿非接触谐振变换器更适合采用自激控制方法工作于高频增益交点,可获得较为恒定的输出和较高的效率;而串-并补偿非接触谐振变换器则更为适合采用锁相环(Phase lock loop,PLL)控制。最后,通过一台60W串-串补偿和一台100W串-并补偿非接触谐振变换器的实验证明了分析的正确性。

补偿参数对串/串补偿型无线电能传输系统特性的影响分析

以串/串补偿型无线电能传输(S/S-WPT)系统为研究对象,为了给补偿电容参数的优化选择提供一定的指导,基于变压器T模型等效电路对S/S-WPT系统进行建模分析,得到了系统实现输出恒压时补偿电容参数需满足的约束条件。在该约束条件下,进一步分析补偿电容参数对输入阻抗、输出电压增益和系统效率的影响,并得出了输入阻抗为感性的条件、输出电压增益的调节方法以及系统效率的优化途径。实验结果验证了理论分析的正确性。

串/串补偿型无线电能传输系统的建模分析

为对串/串(S/S)补偿型无线电能传输(WPT)系统的输出特性、输入阻抗和系统效率进行分析,首先基于变压器T型等效电路,对系统进行建模,然后以补偿电容值为变量,分别分析其在电压源激励和电流源激励下的情况,经过分析主要得出以下结论:输出特性方面,电容补偿自感时,激励为电压源输出为电流源,激励为电流源输出为电压源,而补偿漏感时,激励为电压源输出为电压源,激励为电流源输出不具有电压源或电流源特性;输入阻抗方面,电容补偿自感时为纯阻性,补偿漏感时偏感性;系统效率方面,电容补偿自感时系统效率最优,任何补偿情况下系统均存在一个相应的效率最优负载。最后,通过实验验证了上述结论的正确性。

基于变补偿结构的无线充电系统的设计

为了对锂电池安全充电,文章提出一种基于变补偿拓扑的无线充电系统。文章分析了串-并型和串-串并型两种补偿拓扑的输出特性。分析表明,串-并型拓扑具有恒流输出特性,而串-串并型拓扑具有恒压输出特性。因此,在无线充电系统通过交流开关实现两种拓扑的切换,进而实现系统输出模式的切换。同时,通过合理选取系统补偿元件可调节充电电流和充电电压的大小。最后,搭建实验平台对上述分析进行验证,结果表明,本无线充电系统可实现输出模式的自动切换,且输出电流和电压不受负载变化的影响。

双变流器串-并联补偿式UPS控制策略研究

介绍了三相双变流器串-并联补偿式UPS的工作原理,指出了其区别于传统双变换在线式UPS的优点,提出了一种基于同步旋转坐标系下的控制策略。该策略将串联变流器控制为基波正弦电流源,而并联变流器被控为基波正弦电压源,从而实现了双变流器串-并联补偿式UPS的全部控制功能:在电源电压不是额定值且含有谐波电压、负载有谐波电流和无功电流的情况下,电源输入电流被控制为正弦波、cosf =1,负载电压被控制为额定值正弦波。连续域下的系统特性仿真结果表明该控制策略的可行性。

双变流器串-并联补偿式UPS控制系统

文章介绍了三相双变流器串-并联补偿式UPS的工作原理,详细讨论了其基于同步旋转坐标系下的控制系统方案。仿真结果表明,该控制系统可以实现双变流器串-并联补偿式UPS全部控制功能。在电源电压不是额定值且含有谐波电压、负载有谐波电流和无功电流的情况下,电网输入电流被控制为正弦波、cosφ=1,负载电压被控制为额定值正弦波。

特高压高补偿度串补线路的潜供电流问题

在特高压线路上加装串补可以提高通道的输电能力,同时也使线路单相故障时的潜供电流存在高幅值的低频振荡现象,潜供电弧难以熄灭,对断路器单相重合闸不利。远距离特高压线路有加装更高补偿度串补的需求,使得串补对线路潜供电流及恢复电压的影响更加值得关注。目前一般采取线路保护联动旁路措施来抑制串补线路的潜供电流问题,但对于高补偿度串补其效果有待分析。另外,串补旁路前,高幅值的低频振荡电流流经线路高抗可能致其饱和,这使得潜供电流及恢复电压特性与将高抗视作线性元件时存在差别,现有研究对此未有涉及。分析了串补对特高压线路潜供电流及恢复电压问题的影响机制,基于典型系统条件仿真研究了提高串补度、高抗饱和对潜供电流及恢复电压的影响特性,并分析了联动旁路时间差异对抑制效果的影响。研究结果可为特高压远距离高补偿度串补线路的工程设计、设备选型提供参考。

特高压远距离高补偿度串补线路故障清除操作过电压特性及对策

在远距离特高压线路上加装高补偿度串补是实现更远距离、更大容量输电的合理选择,在我国特高压电网发展及全球能源互联网战略中具有广阔的应用前景。特高压高补偿度串补线路发生故障清除过程中,在健全相和相邻线路上产生的操作过电压与无串补或常规串补线路相比有升高趋势,且在现有避雷器及线路保护联动旁路串补措施条件下可能超过现有标准限值,有必要开展过电压特性及抑制措施研究。文章采取理论分析和数字仿真手段,研究了高补偿度串补对特高压线路故障清除操作过电压的影响特性,并基于闪络率评估,分析了快速联动旁路串补、加装低残压避雷器及"联动+低残压避雷器"组合等多种措施对故障清除过电压的抑制效果,并提出了综合对策。研究成果可为特高压远距离高补偿度串补线路的工程设计、设备选型提供技术依据,为实现跨区或跨国输电提供技术支撑。

特高压高补偿度串补线路潜供电弧特性研究

高补偿度串补在远距离大容量特高压输电线路中有广阔的发展前景,但串补输电线路发生单相接地故障产生的潜供电流包含高幅值低频分量,不利于电弧快速熄弧。针对此问题,文中基于串补输电线路产生潜供电弧的机理,采用ATP-EMTP电磁暂态程序建立特高压串补系统仿真模型,并分别研究采用小电阻短接故障相串补以及联动旁路串补措施对潜供电流、恢复电压的抑制效果。结果表明,潜供电流的衰减速度与串补被短接或旁路的时刻有关,在断路器跳闸前将串补短接或旁路,可加快电弧熄弧速度。该研究结果对特高压大容量远距离高补偿度串补输电线路的工程设计具有参考价值。

高补偿度串补对无功平衡及电压分布的影响研究

高补偿度串补在电网中具有应用前景,既能充分发挥交流通道输电能力,还对电源开发进度的不确定性具有较强的适应性。从系统无功平衡及电压分布的角度,论证高补偿度串补在特高压电网中应用的可行性。以"蒙西外送"特高压工程为分析实例,结果表明,变电站无功补偿容量并未成为制约串补度提高的主要因素,但沿线最高电压会成为制约串补度提高的重要因素,此时采用串补分散布置较之集中布置方案更有利于抑制工频稳态过电压。

节能新法——串电容日光灯组补偿法

节能新法——串电容日光灯组补偿法■曹永安／沈阳广播电视大学荧光灯以它亮度高，光谱接近日光而倍受人们欢迎。人们又称它为日光灯。它是城乡用得最多的一种光源。日光灯在给人们带来光明的同时，也带来了电能的消耗，每只灯的无功损耗累计起来，令人震惊！（ａ）日光灯...

磁谐振无线输电系统不同补偿方式的传输特性

在无线电能传输领域,如何根据传输距离和负载要求获得最佳输出功率和传输效率是首要研究目标。从系统的谐振补偿方式角度入手,应用互感耦合理论对磁谐振无线输电系统中串-串和串-并2种补偿方式的传输特性进行了研究。首先,根据理论推导对2种谐振补偿方式的传输特性随系统参数的变化关系进行了仿真分析。然后,将2种补偿方式在不同负载和传输距离条件下的传输特性进行了比较。研究结果表明:根据不同负载大小和传输距离要求,选择合适的谐振补偿方式可使系统具有最佳的输出功率和传输效率。最后设计制作了一套磁耦合谐振式无线电能传输系统,通过实验验证了研究结论的正确性。

自耦电压互感器串电阻补偿

自耦电压互感器输出精度不高,采用公共端串电阻补偿改进后,精度显著提高。

用于WPT系统的一次侧失谐SS型补偿拓扑及其参数设计方法

无线电能传输系统的拓扑需在宽耦合系数范围内具有平稳传输功率的能力,传统的全谐振串串补偿拓扑对耦合系数较敏感,功率波动程度较大,不适合用于耦合系数变化剧烈的场合,且存在轻载安全问题。本文提出一种一次侧失谐的串串补偿拓扑,分析在一次侧失谐情况下的系统传输功率特性,结果表明该拓扑具有较强的抗偏移能力,且不存在轻载安全问题。考虑额定功率和功率波动程度两个约束条件,对补偿拓扑的相关参数进行设计,并对全谐振拓扑和失谐拓扑进行补偿电容容值及电池荷电状态(SOC)的敏感性对比,讨论一次侧失谐设计对谐振腔效率的影响。最后搭建150W的实验平台,对该抗偏移特性进行验证。实验结果表明在两倍的耦合系数变化内,系统的输出功率波动程度能保持在20%以内,且系统效率维持在76%以上。

串联谐振型WPT恒流恒压电池充电研究

为减少无线电能传输(WPT)电池充电系统的开关器件和无源元件数量,简化控制的复杂度,此处基于串/串(S/S)补偿的拓扑,提出通过切换两个固定工作频率实现电池的恒流恒压(CC-CV)充电,当运行于其中一个固定频率时,实现与负载无关的CC输出,运行于另一个固定频率时,实现与负载无关的CV输出,并给出了具体的参数设计方法来提升CV充电时的效率。该方法只需初次级简单的通讯用以切换工作频率,无需多余的开关器件和无源元件,成本低。在CC充电阶段输入阻抗呈阻性,几乎没有无功输入,在CV充电阶段输入阻抗呈感性,能够实现逆变器开关管零电压开关(ZVS)。仿真与实验结果表明,所提方法能够满足电池的CC-CV充电要求。

基于S/SP补偿的整流性负载等效阻抗精确计算方法及逆变器开关损耗优化

基波等效法是无线电能传输(wireless power transfer,WPT)技术的主要研究方法,该方法将整流性负载的基波阻抗等效为某一纯电阻,为系统的建模和分析提供基础。但该方法忽略整流性负载谐波阻抗的影响,使WPT系统的实际响应与理论分析结果存在较大的误差,从而影响系统的模型精度,限制WPT系统的进一步优化设计。该文以基于串/串并(series/series-parallel,S/SP)补偿网络的WPT系统为研究对象,分析利用基波等效法进行建模产生误差的原因,并提出一种基于迭代法的整流性负载基波以及各次谐波等效阻抗的精确计算方法。在此基础上,建立WPT系统的精确电路响应模型,所提模型可以有效表征发射线圈电流的畸变特性,并根据系统响应与补偿网络参数的关系获得系统逆变器开关损耗的优化设计方法。最后,搭建一台3kW的WPT系统样机,实验结果验证理论分析的正确性和可行性。

串并式无线电能传输系统的研究与设计

近几年来,无线电能传输作为一种新的电能传输技术受到人们的广泛关注。其中,磁耦合谐振无线电能传输技术具有传输功率大、传输效率高等优点。基于提高系统传输功率与传输效率的目的,本文构建了串并式磁耦合谐振无线电能传输系统,对谐振回路进行了建模分析,针对频率分裂现象进行了研究并从谐振回路参数的角度提出了抑制方法,并且介绍了整个系统硬件电路的主要组成部分,最后搭建了450W的实验平台,在10cm的传输距离下,传输效率为73.4%。

无线电能传输磁耦合系统损耗优化

在不含磁芯的无线电能传输WPT(wireless power transmission)系统中,由磁耦合系统引起的损耗是系统损耗的主要组成部分之一,而磁耦合系统的损耗由接收线圈、发射线圈的电阻以及流经收发线圈的电流所决定。结合串/串S/S(series/series)补偿拓扑无线电能传输的电路响应特性,分析磁耦合系统的线圈感量、线圈电阻与线圈匝数的关系,提出了根据发射、接收线圈电流工况调整收发线圈匝数的磁耦合系统线圈匝数组合优化设计方案。绕制3组不同匝数组合的收发线圈(含优化匝数组合及两组对照匝数组合线圈)用以验证优化方案的可行性。仿真及实验结果均表明:在相同工况下,优化组合方案的线圈总损耗均低于对照组,且整体样机的效率均高于对照组。

关于某500kV串补站火花间隙距离调整的研究

某500k V线路接入到某±500k V换流站,线路长度变短,线路首端串补装置补偿度及串补容量将改变。为满足电网系统运行要求,需将连接在两条线路上的串补补偿装置电容器组接线方式、火花间隙距离进行调整并更换MOV[1]。从而满足串补系统动作配合正确动作,确保线路故障时能够有效的保护电容器组和MOV的要求。