基于准双向三态协同调度的无人车和无人机逐级式无线充电应用

在工业车间和物流仓库等应用场景中,越来越多的智能机器人用来执行一些服务、监测及运输工作。该文结合各巡检机器人的智能特性并针对应用场景的充电服务需求,提出一种基于准双向三态协同调度的无人车(AGV)和无人机(UAV)逐级式无线充电设计方法,旨在拓展整个系统的充电域并提高传能的灵活性及便利性。相较于传统固定式静态充电设备和导轨式动态充电设备,该文引入中继带源系统和双向传能的开发设计理念,在移动AGV和UAV蓄电池的输入输出两端都设计安装了能量拾取模块和能量发射模块,实现导轨-AGV-UAV的三级逐级式供电模式,并结合AGV移动热点的组网功能,构建移动供电电源。根据供电需求,使得系统设备可以选择自身的供电角色或是取电角色,实现系统准双向的三种供能模态。同时,基于系统电气参数的稳定性和发射线圈在有限数量下的合理利用,设计系统综合的拓扑结构和功率调节控制器。最后,依据构建三态模型的数据分析完善应用开发,并通过实验验证该方法的有效性。

电动汽车移动式无线充电系统动态建模与特性分析

移动式无线充电系统能够显著减少电动汽车动力电池的携带量,具有广阔的应用前景。文中基于分段式多发射导轨方案,建立了电动汽车移动式无线充电系统的状态空间模型,进而推导出能够描述系统动态特性的小信号模型。搭建了试验平台,利用实际系统参数研究了移动充电过程中系统输出功率和效率的动态变化过程,以及导轨切换开通过程中系统的瞬态特性,并分析了不同切换开通位置对瞬态过程的影响。通过实验对建立的模型和分析得到的结论进行了验证。

磁耦合谐振式无线充电系统研究

无线充电技术是一种新型的电能传输技术。文中设计了一种磁耦合谐振式蓄电池充电器,能够实现蓄电池无线充电。利用两个发生谐振耦合的电路来捕捉随距离缩减的电磁场,当发射回路和接受回路处于谐振状态时,谐振体之间能量交换可以达到很高的效率。利用变压器互感模型对磁耦合谐振无线电能传送进行了分析,设计了功率为4 kW的磁耦合谐振频率75 kHz的试验电路,实验结果表明,当传输距离为0.3 m时,效率接近90%。

计及系统性能提升的谐振式无线充电开关器件死区优化

针对双边LCC谐振式无线充电的逆变器金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)死区时间设置影响传输功率及效率的问题,提出了一种适用于其拓扑结构的死区优化设计方法。首先建立了双边LCC谐振式无线充电系统的数学描述,并简述其运行模态,推导出次级侧补偿电容与输入感性阻抗的量化规律。然后据此提出了一种死区时间优化设计方法,以实现与无线充电系统特性密切相关的逆变器软开关。最后,搭建了一套实验平台,实验结果表明,此优化设计方法可确保逆变器运行完全实现软开关,提高了无线电能传输功率及效率。

基于容差参数区间估计法的谐振式无线充电系统故障诊断

为了解决谐振式无线充电系统元件参数偏移故障定位诊断困难的问题,通过分析谐振式无线充电系统电路结构的特征,对电流信号进行傅里叶分析提取有效特征量,基于容差参数区间估计法对元件参数偏移故障进行诊断。通过模拟各种元件参数偏移故障,验证容差参数区间估计法对于此类故障诊断的有效性。结果表明,此方法不但简单易于操作且对于定位诊断谐振式无线充电系统元件参数偏移故障有很好的诊断能力。

基于太阳能的无线可移动充电装置设计

有线充电线路繁琐,且在特殊环境下充电极不安全,因此提出一种基于太阳能的可移动式无线充电装置设计方案,装置由太阳能光伏板、蓄电池、无线充电发射线圈、超声波测距传感器、51单片机系统、步进电机等组成。通过超声波信号进行空间定位,51单片机将获取距离的模拟信号通过模数转换模块转为数字信号后,控制步进电机转动,无线充电模块移动到待充电物体下方对物体进行充电,实现自动追踪待充电物体的功能;系统电源由太阳能光伏板将太阳能转化成电能并储存在蓄电池内,实现用清洁能源供电。基于太阳能的无线充电器具有安全可靠、兼容性更高的特点。

半桥逆变型磁共振式无线充电系统建模与控制

针对半桥谐振逆变型磁共振式无线充电(MCR-WCT)系统工作状态模糊、高阶非线性、控制理论不成熟等问题,在建立半桥谐振逆变电路等效模型的基础上,采用广义状态空间平均法(GSSA)对MCR-WCT系统进行大信号和小信号建模,在GSSA模型的基础上设计电流单闭环控制器,制定基于BP神经网络的自整定PID控制策略。最后,通过Matlab编程对GSSA大信号模型进行暂态和稳态分析,对比Simulink模型仿真结果验证GSSA模型的可行性;通过Matlab仿真对比经典PID控制和BP神经网络自整定PID控制策略,在电流设定值为1 A的阶跃响应中,BP神经网络自整定PID控制在0.25 ms内达到稳态,稳态误差在2%内,最大超调量只有5%,相比经典PID控制具有更好的动静态性能。

电动汽车移动式无线充电技术工程化应用研究

综合考虑道路条件和车辆工况适应性、能量转化高效性、运行可靠性等实用性指标,该文设计了一种“工”型导轨式电动汽车移动式无线充电系统,以提高电动汽车续航里程、缩短充电时间。通过仿真对耦合机构及其电磁屏蔽机构进行了设计、优化,分析了系统电能无线传输的稳定性和抗偏移能力;为提高其传输效率对耦合机构磁芯结构进行了优化。同时对其高频电能变换结构和道路施工进行了分析、设计。通过在河北省张北县建设百米级移动式无线充电试验路段,对系统功能、工作性能及电磁安全进行了测试评估。在额定功率20kW、行驶速度40km/h条件下,系统平均效率达到76%,验证了该文所设计结构在工程上的可行性。

谐振式无线充电研究

谐振式逐渐成为无线充电的热点,该文针对谐振式无线充电的理论进行研究,提出了的最大效率无线充电设计方法,并且理论推算的结果直接知道工程实践中,器件参数的选型,通过实验验证了理论推导。实验结果表明,该设计方法可以简单有效地制作出无线充电设备,另外该设计的计算方式,器件选型过程都可以用于工程实践中,对设计不适合有线充电的物联网低功耗设备供电也有很广阔的应用前景。

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。

基于MCR-WPT的电动汽车动态无线充电系统的负载电压控制器

为解决电动汽车在进行动态无线充电过程中产生的传输功率不平稳问题,基于磁耦合谐振式的电动汽车动态无线充电系统结构,采用等效电路理论对该系统结构进行建模和分析,设计了一种采用DC-DC变换电路模型的带反馈控制的负载电压控制器。仿真结果证明,负载电压控制器提高了传输效率和充电功率,具有充电电流误差小、充电波动小的特点。

多接收无线桌面充电系统设计

为了更好地为手机等小功率电子产品进行无线充电,针对一种多接收自适应的谐振式无线充电系统进行了研究,设计了一种基于谐振式的多接收自适应无线桌面充电系统。首先基于无线充电系统的等效模型分析了系统的传输特性,接着设计了新型的发射线圈并对存在若干个接收线圈的情况进行了仿真分析,最后设计了多接收无线桌面充电系统进行实验。结果验证了所提方案的可行性,设计的自适应线圈结构可以在通过改变外部谐振电容的情况下实现输出功率的最大化。

使用ZigBee定位的无线充电AGV系统的设计与实现

自动导引车(AGV)是机电一体化技术的联合。它是一种操作速度快、可重复操作、精度高的仿人自动化设备。本设计采用基于ZigBee技术的室内定位原理来指导智能车的行走轨迹,并采用电磁感应无线充电技术实现AGV的自动巡航、自主归位充电等一系列自动化过程。其中采用的ZigBee定位技术拥有功耗低、成本低、灵活性高的优势。解决了传统磁轨导航带来的磁条铺设成本高、后期维护困难和巡航线路固定等问题。

解决Qi标准中关于手机无线充电断充的方法

为了解决市面上普遍存在手机无线充电过程由于手机充电电流波动造成的无线充电充断问题,提高客户的用户体验和认可度,设计了基于Qi标准的无线充电充断解决方案。该方案设计遵循Qi标准,具备兼容性和通用性。经实验测试证明,该方案可以解决无线充电过程中由于手机充电电流波动造成的无线充电充断问题,实现5W(5V,1A)的能量传输,传输距离可以达到11mm,系统的最大效率可以达到75%。