脉冲注入型感应耦合式无线能量传输系统拓扑设计研究

在大部分的感应耦合式无线能量传输系统中,为了产生一定频率的谐振电流,逆变器拓扑的开关管工作频率必须与谐振频率相同。但采用高频率高品质因数的谐振网络会使得逆变器开关损耗增加,进而导致系统整体传输效率下降。提出一种脉冲注入型感应耦合式无线能量传输系统拓扑,不仅使得开关频率能够远低于谐振频率,并且将注入能量的大小与开关频率、谐振网络以及负载状况彻底解耦,完全实现离散能量注入功能。在提出的拓扑基础上,叙述了电路的工作模态,建立了描述系统状态变化的微分方程模型,并给出了电路关键参数的设计原则。通过仿真和实验,验证了所提拓扑的可行性和有效性。

双边LCC感应耦合式无线电能传输系统的稳定性分析与效率优化设计

双边LCC感应耦合式无线电能传输系统的软开关特性易受系统参数扰动影响。为提高系统零电压软开关的稳定性,该文推导系统等效输入阻抗角模型和效率模型,对系统多拓扑参数进行扰动分析,并研究负载变化对系统等效输入阻抗角和效率的影响,给出关键参数配置方法。搭建一台工作频率为86kHz、输出功率2kW、传输距离15cm的实验样机验证了理论分析的正确性。仿真和实验结果表明,该方法具有较好的负载适应性。

磁耦合谐振与感应耦合式电车充电系统研究

随着经济社会的发展,生活条件的改善,方便快捷的电车为人们的出行带来了极大的方便,能够帮助人们很轻松的到达目的地。同时电车的数量也呈现出了爆炸式的增长,随之而来的是充电的问题。原来的电车充电技术比较低,容易给人们带来危害,也容易引发火灾,因此加强磁耦合谐振与感应耦合式充电技术的研究,成为当前人们的关注的热点。本文通过对磁耦合谐振与感应耦合式充电技术的分析和研究,希望对促进电车充电技术的发展做出积极贡献。

感应耦合式电能无线传输发展及其亟待解决的关键问题

当前阶段,感应耦合式电能无线传输有着十分广阔的发展空间,但同时其发展应用也面临着一系列极具挑战的问题。加之,感应耦合式电能无线传输模式及相关内容在我国的研究仍然处于空白阶段,发现其中存在的关键问题,为未来的研究指明方向是十分重要,也是十分必要的。本文就针对感应耦合式电能无线传输发展及其亟待解决的关键问题进行了简要的探讨分析,通过积极发现其中存在的问题,探寻有效的应对解决方案。

磁感应耦合式无线电能传输系统效率分析及控制策略研究

磁感应耦合无线电能传输是无线电能传输方式的一种,该技术日趋成熟,已经被应用于许多行业,如电动汽车、电子产品、医疗设备、工业设备等行业。介绍了几种传统的无线电能传输方式的工作原理,并对比了这几种传输方式的优缺点。介绍了松耦合变压器的结构,并分析了不同补偿方式下,单补偿网络与双补偿网络拓扑的优缺点,进而确定试验中原、副边均采用串联补偿电容的拓扑结构。考虑变压器线圈内阻,计算谐振网络传输功率和效率与松耦合变压器互感值和系统工作频率之间的变化关系,再根据变化规律选择合适的工作频率和变压器互感值。对系统进行化简建模分析,搭建系统仿真模型,通过仿真验证了整个系统设计的可行性。

双耦合LCL拓扑ICPT系统的强抗偏移方法研究

感应耦合式电能传输(ICPT)系统在线圈偏移时会造成输出功率和输出电压波动,现有的抗偏移方法存在过于依赖系统建模且自适应性较差的问题,且大多没有考虑耦合系数连续变化对系统输出特性的影响。针对上述问题,以基于DDQ线圈的双耦合LCL拓扑ICPT系统为研究对象,提出了一种基于变论域的模糊自适应控制的强抗偏移方法。首先通过电路分析推导出双耦合LCL拓扑ICPT系统的输出功率表达式,得到输出功率与耦合系数及系统参数之间的关系;然后借助有限元分析软件ANSYS对DDQ线圈进行三维磁场建模,得到了耦合系数与线圈偏移量之间的对应关系,在此基础上,以得到的3组偏移量与耦合系数的对应值为数据,并以系统输出功率波动的偏差平方和为目标函数,提出了基于自适应粒子群的ICPT系统参数优化方法,得到输出功率波动最小的一组系统最优参数值,一定程度上提升了系统的抗偏移性能;最后采用基于变论域的模糊自适应控制方法,通过动态调节PID控制系数的修正值实现快速调节负载端电压的目的,以使系统输出较高的功率。仿真结果表明:该方法解决了现有方法存在的自适应性较差的问题,能很好地适应耦合系数连续变化的工况,具有较好的适应性和控制效果,提升了ICPT系统的强抗偏移性能,维持了负载端输出电压的基本恒定。

基于ICPT系统模式切换的临界负载点研究

针对感应耦合式无线电能传输系统超出一定负载值后,将进入断续工作模式,存在输出增益不再满足负载无关性,输出功率下降的问题,采用谐波近似法分析4种简单的拓扑模型,给出整流电路输入电压、电流的谐波表达式,得到连续工作模式到断续工作模式切换的临界负载点,通过Saber软件进行仿真验证。系统在临界负载点以内工作时,可获得最佳的功率传输。所得结论为其他复杂拓扑结构临界负载点的确认提供了有益指导。

AGV无线充电全波同步整流尖峰电压抑制方法

自动导引运输车(AGV)电池组的无线充电要求是低压大电流,全波同步整流(FWSR)可以提高效率并降低成本。首先详细介绍了AGV无线充电拓扑和工作原理,其次针对实验过程发现的同步整流管电压尖峰问题,进行了理论建模和过程原因分析,并提出了有效的抑制措施和吸收电路设计,最后设计了一台样机,通过实验验证了方案的有效性。实验结果表明,该系统实现了3 kW的运行功率,效率可达91%以上,采用同步整流有效提高了系统功率密度。

交流耦合式电荷感应法粉尘浓度检测技术研究

对交流耦合式电荷感应法粉尘浓度检测技术进行了研究,为该技术的成功实施确定理论基础。首先通过建立带电粉尘颗粒与棒状电极间的物理模型,分析了棒状电极电荷感应空间灵敏度,说明了该技术的基本原理,并通过实验证明了其理论推导的合理性;其次建立实验系统,示波器采集不同粉尘浓度下输出的交变信号;最后分析输出的交变信号,证明了交变信号的波动性与粉尘浓度呈正相关关系。

基于双LCC谐振的无线电能传输系统设计

无线电能传输(WPT)技术具有便捷、安全、无空间限制的优点,基于双LCC谐振补偿的感应耦合式电能传输(ICPT)系统,因其较高的功率因数、输出电流与负载无关的优点,逐渐成为电动汽车行业的研究热点。针对双LCC型ICPT系统效率优化,此处建立互感等效电路模型,根据系统谐振条件,由基波分析法推导电容参数与软开关(ZVS)实现的关系,提出优化初级电容的系统参数设计方案,实现逆变桥ZVS以提高系统效率。最后设计搭建一台基于双LCC谐振拓扑的3.3 kW样机进行实验,实验结果验证了理论分析的正确性。

基于SP谐振补偿网络的ICPT系统鲁棒控制研究

针对系统参数摄动和外部扰动等不确定因素会影响感应耦合式电能传输系统的鲁棒性这一问题,设计一种基于H∞优化控制方法的鲁棒控制器;为方便系统鲁棒控制的研究,首先采用广义状态空间平均方程和线性分式变换方法建立感应耦合式电能传输系统的结构化不确定性模型,然后通过H∞优化控制方法设计基于该模型的鲁棒控制器并根据μ理论分析闭环摄动系统的鲁棒性,最后仿真得到系统的开环和闭环暂态响应曲线;结果表明采用H∞优化控制方法设计的控制器在保证该系统鲁棒性的同时,也能使系统负载电压快速达到稳定状态。

轨道交通无线供电技术的研究进展

以服务轨道交通为中心,符合城市环境和能源效率持续性的要求。将无线供电技术与电气化轨道交通技术相结合,取代传统的以接触网和接触轨为主的供电方式,可以降低日常的维护成本,提高铁路系统安全性,减少在恶劣天气中的晚点率,最终实现轨道交通系统更高效率运行。首先介绍感应式和谐振式两种适合轨道交通的电能传输方式;然后阐述目前国内外无线电能传输技术在轨道交通领域研究现状,重点提出感应耦合式和磁感应谐振式两种关键的无线供电技术在轨道交通领域应用需要处理的问题;最后对现有研究近况进行分析。

基于双边LCC补偿的无线能量传输谐振电路拓扑分析

针对双边LCC补偿的IPT谐振状态进行分析,忽略无源器件内阻,建立双边LCC系统拓扑简化模型;采用基波分析法对双边LCC补偿拓扑谐振状态进行分析,并求得理想情况下IPT系统传输功率。研究表明,双边LCC网络谐振频率仅与补偿电容、补偿电感相关,且可实现稳定控制。