电能无线传输系统双边LCC型补偿网络特性研究

针对传统无线输电基本补偿网络难以兼具恒流、恒压输出及阻抗角为零特性和复合拓扑控制相对困难的问题,对一种新型双边LCC补偿网络进行深入研究,提出了一种通过建立系统参数矩阵方程,分析输出电流、输出电压与输入电压的关系的方法,探究系统恒流、恒压输出的条件,得到无线电能传输系统在恒流、恒压模式下的谐振频率。通过Simulink仿真软件对谐振式双边LCC补偿网络拓扑的WPT系统进行仿真。结果表明,双边LCC补偿网络在参数一定、频率不同的情况下同时具备恒流、恒压的输出特性,且在两种模式下均可实现ZPA,传输效率可达95%以上。

电动汽车无线充电系统双边LCC型谐振补偿网络及电磁安全性研究

为了研究电动汽车无线充电系统谐振补偿网络和充电线圈电磁暴露的安全性问题,首先对无线充电系统中4种基本谐振补偿网络的传输特性进行了分析,接着应用电路模型对双边LCC型补偿网络进行了理论分析,并采用Matlab/Simulink对4种基本补偿网络和双边LCC型补偿网络模型进行仿真,比较了二者的传输功率和传输效率。其次,分析了原边线圈与副边线圈耦合系数和磁通密度随线圈间气隙变化和水平偏移变化的情况。最后,通过建立简易人体模型,采用有限元仿真软件COMSOL构建了人体模型不同位置处的磁感应强度。结果表明:双边LCC型谐振补偿网络较4种基本补偿网络具有更好的抗偏移能力,适用于大功率电动汽车动态无线充电系统中;磁感应强度最大值出现在人体脚踝处,最大值为2.043μT,占国标规定值的7.57%,其他位置处均远小于国标规定的安全限制。这说明电动汽车在进行无线充电时,线圈产生的高频电磁暴露不会对人体安全产生影响,有利于电动汽车无线充电的推广应用。

基于双边LCC谐振网络的功率可调无线充电系统设计

针对小功率无线充电系统功率不可调的问题,提出了一种基于双边LCC谐振补偿网络的功率可调充电方案,建立了无线充电系统等效模型,分析控制常量对系统输出功率以及传输效率的影响。设计了无线充电实验系统,通过实验改变控制常量,对负载和输出功率以及传输效率分析。实验结果表明:通过调整控制常量,对3~15Ω负载,输出功率均可以实现3~10 W可调,且系统最大传输效率为88%,能够实现无线充电系统功率可调的目的。