深海无人航行器双向无线充电系统的涡流损耗分析与效率优化

无线电能传输(WPT)技术在深海无人航行器(AUUS)领域中应用逐渐广泛,相比于空气介质的无线充电而言,海水介质中无线充电产生的涡流损耗严重降低了能量传输效率。该文提出一种采用一次侧和二次侧移相策略的双边LCC水下WPT系统,降低海水介质中的涡流损耗,提高系统效率。通过研究两线圈电流相位差对海水介质的涡流损耗的影响,建立合成感生电场模型,计算合成感生电场的分布和涡流损耗。在其他条件不变时,增大两线圈电流的相位差,会使线圈间各点处的合成感生电场幅值下降,使涡流损耗在总损耗的占比中下降,提高能量传输效率。通过对比在空气介质和海水介质中的损耗与线圈间电流相位差之间的关系,可以得到海水介质中无线充电时的最大效率点的电流相位差。相比于空气介质而言,在海水介质中无线充电的最大效率点处,线圈间的电流相位差增大。在深海双向双边LCC无线充电系统中,仅需增大两侧逆变电压相位差,即可增大线圈间电流相位差,进而提高系统效率。实验中搭建了200 V/3.5 kW级水下无线充电样机,通过增大两侧逆变器之间相位差,实现了91.5%的最大效率传输,比不采用移相策略时的效率提升了0.8%,证实了理论分析结果的正确性与可行性。

无人机双向无线充电系统设计

阐述无人机的新型双向无线充电系统的设计,采用单一线圈的轻便设计,单个耦合线圈可同时作为发射线圈与接收线圈。该系统经测试,可以实现无人机与传感器之间的无线充电。

电动汽车双向无线充电系统谐振拓扑分析

针对双向电动汽车无线充电系统,对应用于双向无线电能传输的三种谐振拓扑进行了深入研究,在对其进行建模分析的基础上,结合电动汽车无线充电应用的需求特征,从对参数变化与系统故障的鲁棒性、特定工况下的最大传输功率以及谐振电容电压等方面进行了对比分析。研究表明,双边LCC谐振拓扑在继承了双边LCL优势的同时,亦解决了双边LCL传输功率偏小和直流磁化等问题,在双向电动汽车无线充电应用中具有较强的适用性。同时,搭建了相关实验平台对上述分析进行了验证。

串联阻抗的双向无线充电系统的效率优化设计

基于智能灯杆的汽车双向无线充电能有效解决充电桩占地面积大、需要维护的问题,提高系统传输的效率在双向无线充电中具有重要的意义。然而,在反向放电的过程中,由于直流电网自身的阻尼系数较小,最优匹配阻抗无法获取,导致系统难以实现最优效率的传输。采用旁路串联LED照明设备的方式,通过调节接通的占空比和逆变器的相位角,不仅实现了最优阻抗的调节,也实现了对LED照明灯光强度的调节。首先建立了数学模型,分析了效率优化的条件,然后设计了一个双闭环的控制系统。实验结果表明,所提方法能明显提升反向放电的效率。

基于最大效率追踪的BWPT协同控制方法研究

针对电动汽车双向无线充电(BWPT)场景,建立了非对称参数下的系统功率及效率模型,并提出了一种适用于BWPT的系统拓扑,在双向全桥和双边LCC的基础上,加入额外的一级四开关管双向DC/DC电路。并在此基础上提出了电能双向无线传输时的恒流与最大效率追踪协同控制方法。通过控制逆变器移相角满足充电和馈电时的恒流输出要求,并通过改变DC/DC变换器的占空比实现对系统最大效率的主动跟踪。然后进行了BWPT的仿真实验,仿真结果证明系统在负载变化时能够在恒流的同时保持在最大效率点运行。最后设计了BWPT系统实验,实验结果证明了所提拓扑的可行性和协同控制策略的有效性。