电场耦合电能传输系统层叠式耦合机构漏电场抑制方法

随着电场耦合电能传输(ECPT)系统功率和传输距离的提高,系统耦合机构极板上的电压也会不断增大,给周围环境带来漏电场辐射问题。针对耦合机构漏电场抑制问题,文中提出了一种新型的层叠式耦合机构。在对新型层叠式耦合机构进行建模分析的基础上,以双侧LC补偿网络的ECPT系统为例,推导了极板电压的计算表达式。对耦合机构外侧极板电压的主要影响因素进行分析,提出了一种以抑制系统漏电场为目标并兼顾系统传输性能的系统参数设计方法。通过仿真,验证了所提出的耦合机构及参数设计方法对漏电场抑制的可行性和有效性。

基于电场耦合的电能信号并行传输系统串扰抑制方法

针对较大功率电场耦合无线电能传输系统信号双向高速传输的需求,该文提出一种基于部分能量通道的电能与信号并行传输系统的串扰抑制方法。通过对所提出的系统拓扑进行分析,给出了电能传输增益表达式与电能串扰增益表达式,并分析了阻波电路参数变化对电能串扰增益的影响;基于交流阻抗法及香农定理分别给出了信号传输增益及信道容量表达式,分析了信号支路参数对信道容量的影响;在综合考虑信号传输增益、信道容量及阻波电路参数敏感性的情况下,给出系统信号支路参数的设计方法。该方法能保证系统在较大功率下降低电能串扰,保障信号稳定传输,实现信号的双向高速传输。通过仿真与实验验证了所提出的拓扑和参数设计方法的有效性。搭建的实验装置实现了传输530.4 W的电能,23.28 Mbit/s信号正向传输速度和24.2428 Mbit/s信号反向传输速度。

基于频率切换实现恒流/恒压输出的电场耦合无线电能传输系统

电场耦合无线电能传输(electric-field coupled wireless power transfer,EC-WPT)技术的实际应用中,有些用电设备需要系统具有不同的恒定输出特性(恒流/恒压),即系统输出电压或输出电流与负载解耦,此外,系统还需具备在恒流、恒压模式间按需切换的功能。针对该需求,基于LC-CLC谐振网络提出1种具有恒流/恒压输出特性的EC-WPT系统,分析LC-CLC谐振网络特性,推导恒流/恒压输出特性的实现条件以及恒流频率和恒压频率的计算方法,并给出系统参数设计方法,分析系统对工作频率的敏感性。最后通过仿真和实验验证所提出的EC-WPT系统恒流/恒压输出特性及其参数设计方法的正确性和有效性。实验结果表明所提出的系统在输入电压恒定的不同负载工况下分别实现2 A的恒流输出以及96 V的恒压输出,其最大传输效率分别为87.83%及88.17%。

宇称-时间对称电场耦合无线电能传输系统电场分布特性研究

电场耦合无线电能传输ECPT(electric-field coupled wireless power transfer)系统具有耦合极板轻便、跨金属传能、涡流损耗可忽略等优点。其中,宇称-时间对称电场耦合无线电能传输PT-ECPT(parity-time symmetric ECPT)系统具有在耦合极板间距发生变化时保持恒定输出的特性,具有广泛的应用前景。基于此,研究了PT-ECPT系统的电场辐射分布。理论分析、仿真及实验结果表明,在强耦合区域且输出功率相同的情况下,PT-ECPT系统的电场分布在耦合系数较小时比传统的谐振式ECPT系统更为集中,使得PT-ECPT在小耦合系数时安全性更高。

基于电场耦合式电能传输系统的电能与信号回路分离式并行传输技术

在电能与信号并行传输过程中,为了降低电能传输与信号传输间的相互串扰及信号通道的复杂度,提出一种基于电场耦合式电能传输系统(ECPT)的电能与信号回路分离式并行传输方法,并给出系统的拓扑;基于交流阻抗法建立所述系统的数学模型,并给出电能传输增益、信号传输衰减以及电能串扰的数学表达式,在此基础上给出系统参数设计方法。该方法通过建立相对独立的电能与信号传输回路并依靠其自身阻抗特性,在不改变电能传输能力的前提下可减小电能传输对信号传输的串扰,并降低电路复杂度。通过仿真和实验验证了该方法的有效性,搭建的系统实验装置可实现在1.2~115.2 kbit/s范围内的电能与信号并行传输。

电场耦合无线电能传输技术的研究进展

无线电能传输(Wireless Power Transfer, WPT)是一种实现无直接电气连接的电能传输技术,具有安全、便捷、灵活等优点,在医疗植入物、智能家居、智能交通等领域有着广阔的应用前景。本文介绍了一种基于高频电场的WPT技术——电场耦合无线电能传输(Electric-field Coupled Wireless Power Transfer, EC-WPT)技术,该技术面临着诸多挑战,如频率分配、安全与生物兼容性、传输效率等问题。本文旨在为广大研究者提供关于EC-WPT的综述性分析,以期推动该技术的进一步发展。

电场耦合式水下无线电能传输系统的耦合机构

基于电场耦合原理对水下无线电能传输系统进行建模分析,并简述其基本工作原理。对水下无线电能传输系统的关键部分耦合机构进行重点研究,包括水下耦合机构等效电容值的计算、电场分布情况、传输距离对其影响及功率损耗分析,并与空气中耦合机构进行对比。得出结论如下:(a)水下耦合机构的等效电容值比在空气环境中大,并且不受传输距离的影响;(b)增大工作频率和接收端负载,可以减小耦合机构的损耗。设计水下电场耦合无线电能传输实验系统,验证了上述结论。

基于E类放大器的电场耦合式水下无线电能传输系统设计

针对单级LC谐振型电场耦合式水下无线电能传输(electrical-field coupled power transfer,ECPT)系统的输出功率低、谐振容量小、频率漂移大等关键问题,设计一种更适于海水环境下的无线电能传输系统。该系统基于CLC-S调谐网络,综合E类放大器效率高、频率高等优点,实现较大的功率输出。利用Maxwell有限元仿真软件,对海水环境下耦合机构的电容值进行了有限元分析。通过对水下耦合机构进行试验,分析负载品质因数Q、归一化频率μ对水下无线电能传输系统的影响规律,可为水下ECPT系统设计提供参考。

基于LCL谐振型感应耦合电能传输系统

在传统感应耦合电能传输(inductively coupled power transfer,ICPT)系统拓扑中,系统谐振频率漂移会引起传输效率下降。针对该问题,提出一种新型的基于LCL谐振型ICPT系统拓扑。采用基波分析法对其等效电路模型进行分析,得出不同品质因数下,系统的电压、电流增益与开关频率的特性曲线,并分析得出该拓扑具有较高的功率因数。为实现了ICPT系统软开关,提出了谐振元件参数优化设计的方法。基于所优化的参数结果,分析了品质因数和耦合系数的选择对谐振元件电压电流应力的影响。最后,设计了一台基于LCL谐振型ICPT系统样机,实验结果证明了所提方法的可行性。

松耦合感应电能传输系统的设计

在建立感应电能传输系统互感模型的基础上,结合设计的小功率感应电源试验平台,分析了如何选择该系统的补偿拓扑和谐振频率.根据分析结果搭建了感应电源试验平台,并且通过实验,证明了该系统在额定负载下的输出功率最大.

原副边串联补偿的电压型耦合电能传输系统设计

在分析变压器原副边串联补偿的电压型感应耦合电能传输(inductively coupled power transfer,ICPT)系统的电压传输函数主要参数的基础上,给出一种基于电压传输特性的ICPT系统参数设计方法。基于电路的建模和分析,给出系统的电压增益函数。以一手持式电子设备充电平台的应用为例,讨论系统主要参数变化对电压增益特性的影响,并给出部分参数的取值范围。基于模型参数的分析结果,给出了电压型ICPT系统的参数设计过程。实验结果证明了模型的准确性和所提方法的可行性。

宽温度范围下感应耦合电能传输系统软开关技术

以石油钻井装置中的电能无线传输技术应用为背景,针对宽温度范围下系统参数变化导致系统偏离软开关工作点,造成系统传输性能下降甚至无法工作的情况,通过实验分析研究,给出感应耦合电能传输(ICPT)系统主要参数随温度变化的规律;基于频闪映射建模方法和周期不动点理论对主电路进行建模分析,给出系统谐振频率随温度变化的关系,为调整驱动频率实现系统软开关控制提供依据;提出一种查表法和扰动观察法相结合的控制方法,实现了ICPT系统在宽温度范围下的软开关控制。最后,通过仿真和实验验证了所提理论和方案的可行性和有效性。

感应耦合电能传输系统稳定域的分析

感应耦合电能传输(inductive coupled power transfer,ICPT)技术是目前应用最为广泛的无线电能传输技术.应用软开关技术能提高ICPT系统的效率,但同时也带来了多软开关工作点(频率分叉)问题,使系统呈现复杂的动态特性.通过求解极限环的稳定域(region of stability,RoS)可以对其背后的原理进行很好的解释.本文以串联谐振型ICPT系统为例,首先对其建立了分段线性模型与碰撞映射模型,并利用ICPT系统的对称特性将碰撞映射模型进行了简化.通过理论分析,推导出基于二次型李雅普诺夫函数的稳定性判据.设计算法,以稳定性判据为约束条件,RoS体积为目标函数,通过遗传算法实现了RoS的求解.最后通过实例对此方法进行了验证.相比于现有方法,本方法求得的RoS体积更大,从而更好地解释了软开关ICPT系统的动态特性.本文所提出的方法也可用于求解其他分段线性系统的极限环RoS,为这类系统的研究与设计提供了一定的参考.

非接触式松耦合感应电能传输系统原理分析与设计

给出了非接触式松耦合感应电能传输的基本原理,讨论了影响系统电能传输的关键因素。针对不同的应用场合,对原副边进行了补偿设计,提高电能传输效率和减小供电电源的电压电流定额。并对系统稳定性和可控性问题进行了讨论。最后,基于以上分析,给出非接触式松耦合感应电能传输系统的一般设计方法。

松耦合电能传输系统的分析与研究

文章介绍了松耦合电能传输系统的结构,并对其进行磁路模型分析,得出影响效率的关键参数。然后通过大型有限元软件ANSYS软件对EI松耦合变压器进行仿真,得出效率和这些参数的关系曲线。最后搭建了EI型松耦合变压器系统实验平台进行实验,验证了仿真和磁路数学模型的结果。

功率因数校正技术在松耦合电能传输系统中的研究

松耦合电能传输系统采用一种新型的电能传输技术,其关键部件是松耦合变压器,它的耦合系数较低,制约着系统的传输功率。介绍了感应电能传输系统的组成,并分析了功率因数校正电路工作原理及参数选择,并将功率因数校正技术应用于松耦合电能传输系统;仿真与实验结果表明该技术提高了系统的有功功率,降低了系统的无功损耗。

功率因数校正技术在松耦合电能传输系统中的应用

松耦合电能传输系统是一种新型的电能传输技术,其关键部件是松耦合变压器,它的耦合系数较低,制约着系统的传输功率。文章主要通过研究无源功率因素校正(PPFC),搭建填谷式无源功率因数校正电路,提高系统有功功率,使功率因素校正技术应用于松耦合电能传输系统。

功率因数校正技术在松耦合电能传输系统中的应用与研究

松耦合电能传输系统是一种新型的电能传输技术,通过感应电磁耦合向负载提供电能。其关键部件是松耦合变压器(可分离变压器),它的耦合系数较低,制约着系统的传输效率。

LCL型感应耦合电能传输并联系统研究

单模块LCL型感应耦合电能传输(ICPT)系统由于器件功率等级和大功率器件价格的限制,不适宜应用于大功率场合。本文提出了LCL型ICPT并联拓扑,给出了并联系统的参数设置方法,推导出并联系统在平衡和不平衡状态下各模块分布的功率和电流的表达式,分析了并联系统的均流情况和工作特性。通过合理的参数设置,并联系统可以降低各模块参数不平衡带来的影响,有效扩大系统容量,适用于大功率场合。最后,通过实验结果验证了理论分析的正确性。

非接触式电能传输系统中疏松耦合变压器电感参数的计算分析

研究了非接触式电能传输系统中疏松耦合变压器的电感参数。建立了一种疏松耦合变压器模型,通过求解有限元磁场方程,采用能量增量法和能量法计算电感参数;同时,利用实验的方法获取不同气隙下疏松耦合变压器的自感和互感。通过将计算结果与实验数据对比,分析基于能量增量法和能量法计算电感的准确性和合理性。在不同气隙宽度下,研究疏松耦合变压器励磁非线性受到的影响,考察不同方法计算电感参数的误差和适用性,通过分析得到计算电感参数的有效方法,为进一步开展疏松耦合变压器励磁特性研究奠定基础。