新能源汽车磁耦合谐振式无线充电技术发展研究

随着新能源汽车行业的快速发展,无线充电技术因其高效率与便利性受到很大关注。该文阐述国内外新能源汽车磁耦合谐振式无线充电技术研究现状,分析磁耦合谐振式无线充电技术基本原理与发展过程中面临的挑战,探讨磁耦合谐振式无线充电技术的发展趋势,从而提高磁耦合谐振式无线充电技术的应用效果,提升新能源汽车充电效率。

基于双LCL变补偿参数的磁耦合谐振式无线充电系统研究

为了简化磁耦合谐振式无线充电系统电路设计和控制的复杂性,提出一种双LCL变补偿参数的磁耦合谐振式无线充电系统,只需对部分补偿元件进行投切操作,即可实现恒流和恒压充电。首先利用二端口网络对系统原边、副边建模得到双LCL数学模型,分析实现恒流或恒压输出的参数配置条件;然后根据恒流和恒压参数配置特点,设计变补偿参数的电路结构;再根据仿真方法得出的关键参数与系统传输特性之间的关系,合理设计参数配置,使得磁耦合谐振式无线充电系统无复杂电路环节而且控制简单,还可实现原边电流和频率恒定;最后搭建实验平台,验证设计的系统输出的电压或电流波动较小,可以满足恒压和恒流充电的要求。

线圈径向错位及角度偏差对磁耦合谐振式无线充电系统的影响探究

磁耦合谐振式无线供电系统通常要求收发线圈同轴且平行,但在某些商用及实验环境收发端可能存在的径向错位、角度偏转会对传输性能造成影响。基于互感耦合模型,先从电路角度推导串-串系统效率、功率表达式,利用MATLAB分析效率和功率与线圈间径向位移和角度偏转关系。随后搭建实际系统,结果验证了分析的正确性。最后提出距离检测、频率跟踪等提升性能的初步方法,为谐振式无线供电的研究提供参考。

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%。

电动汽车磁耦合谐振式无线充电系统研究

电动汽车无线充电是一个热门研究方向。依据磁耦合谐振式无线电能传输原理,设计了一种磁耦合谐振式无线充电装置,对传输功率以及传输效率影响因素进行了分析,并给出了系统设计。最后制作了一台功率为1 kW,磁耦合谐振频率70 kHz的电动汽车无线充电实验装置。样机实验结果表明系统稳定,运行效果理想。

磁耦合谐振式无线充电系统线圈的研究

采用电路互感理论建立数学模型,分析了线圈参数、间距与传输功率和效率之间的关系。通过MATLAB仿真分析了线圈参数及间距对系统传输性能的影响。结果表明,随着线圈几何参数及间距的改变,系统传输功率和效率也会相应地改变,且存在最佳半径和距离使线圈的传输功率和效率最大。最后搭建了试验平台,证明了该理论的正确性。

磁耦合谐振式无线充电系统电路设计

磁耦合谐振式无线充电技术凭借着传输距离较远、功率大以及穿透性强等优势,得到了越来越多的关注,成为无线充电领域研究的热点。因此,设计磁耦合谐振式无线充电系统电路,分析整个系统电路的工作原理,同时详细介绍了所用到的主要元器件。

电动车用磁耦合谐振式无线充电系统的电路模型设计

文章主要从磁耦合谐振原理出发,通过对电动汽车的使用环境考量而设计出的电动车用磁耦合谐振式无线充电系统的教学演示模型。在通过对系统的发射端、接收端、数据收集部分进行设计与分析,可实现直接将220V的系统电源,通过磁耦合谐振效应传递到负载,最终在接收端接收能量。系统最终可在传输距离为10cm的情况下,实现1kW功率的传输,并可通过显示屏直观演示功率效率变化情况等。

一种磁耦合谐振式无线充电系统的研究与设计

本研究设计了一种基于磁耦合谐振式的无线充电系统,主要由发送端和接收端组成,发射端包括DC电源、振荡信号发生器、功率放大电路及LC谐振发射线圈,接收端包括LC谐振线圈、整流滤波电路和稳压电路。在谐振频率为10k Hz^5MHz范围内,测试不同的谐振频率下充电效率的变化情况,试验结果表明:随着谐振频率不断提高,系统充电效率先增加后降低,在谐振频率为2MHz时达到最大充电效率为45.38%;经测试该系统在谐振频率为1MHz时,能够实现发射线圈和接收线圈在5cm范围内的有效电能传输。

磁耦合谐振式无线电能传输技术研究综述

近年来,无线电能传输(wireless power transfer,WPT)技术受到越来越广泛的关注,文中对WPT技术的几种主要传输形式进行了介绍,重点分析了磁耦合谐振式无线电能传输技术(magnetic coupling resonant wireless power transfer,MCR-WPT)。针对MCR-WPT技术,介绍了系统的基本结构,并对其建模方式和机理进行分析,重点阐述了MCR-WPT的关键技术与热门技术的发展现状,最后对该技术目前存在的问题和发展趋势进行了展望。

磁耦合谐振式无线电能传输系统的无模型自适应控制研究

为解决磁耦合谐振式无线电能传输(magnetically coupled resonant wireless power transfer, MCR-WPT)系统因频率失谐而使得传输效率降低的问题,提出一种无模型自适应频率跟踪方法。该方法以发射端电流和电压间的相位差值为控制器输入,以控制器输出来调控发射端的交流电源频率;控制器设计不依赖于系统的精确数学模型,而且可通过伪雅可比矩阵的自适应估计律来提高应对发射端频率失谐的控制自适应性。MCRWPT系统的控制仿真结果表明,相比传统的PI控制,该方法不仅在较长的无线传输距离情况下能实现维持系统发射端的谐振工作状态,而且具有更好的谐振频率跟踪性能,对保持较高的系统无线电能传输效率具有明显优势。

磁耦合谐振式无线电能传输系统距离特性分析

在磁耦合共振系统中,相邻线圈之间距离的变化会影响传输性能。为了研究距离对系统传输性能的影响,建立了四线圈结构的磁耦合无线电能传输系统。基于互感耦合理论,得到了传输功率和效率与耦合系数之间的关系。在仿真分析和实验证据的验证下,发现耦合系数k_(23)(发射线圈和接收线圈之间)是影响传输效率的最显著因素。在最佳k_(23)下,传输效率会随着耦合系数k_(12)(源线圈与发射线圈之间)的增大而增大;随着耦合系数k_(34)(接收线圈与负载线圈之间)的增大,传输效率呈先增大后减小的趋势。同时推导了k_(12)、k_(23)、k_(34)的理论计算公式,为无线电能传输系统的参数优化和传递效率的提高提供了参考。

空间约束下电动汽车无线充电系统磁耦合结构优化

电动汽车无线充电系统在尺寸大小与位置偏移等因素的影响下,会导致系统传输能力下降。为了在空间约束条件下提升系统的输出功率、传输效率及抗偏移能力,针对位置偏移与底盘高度不同的实际情况,在经典D4线圈的基础上分别设计了收发端非对称D4和收发端非对称D4Q双层线圈磁耦合结构,以提高耦合系数和抗偏移能力。在不同方向的偏移和旋转的情况进行仿真测试,表明收发端非对称D4Q双层线圈在出现横向偏移300 mm、纵向偏移400 mm、传输距离230 mm和旋转偏移45°以内具备无线电能传输能力。通过搭建实验平台对偏移进行测试与验证,结果表明,所提出的收发端非对称D4Q磁耦合结构的最大输出功率相对于收发端对称D4磁耦合结构增加约60.34%,最大传输效率增大11%。

基于磁耦合谐振的多自由度电机无线电能传输

针对多自由度电机无线电能传输中传输效率较低的问题,提出基于磁耦合谐振的多自由度电机无线电能传输方法。该方法根据共振原理构建磁耦合谐振式无线电能传输模型,通过反射系数描述阻抗匹配状态,获取最佳负载阻抗;采用混沌优化算法优化电机线圈损耗率,实现多自由度电机无线电能传输优化。实验结果表明,应用该方法后,多自由度电机的电能输出功率达到了893 W,传输效率提升了0.10以上,提高了电能输出功率和传输效率,方法有效,具备可行性。

一种磁耦合电动汽车无线充电系统设计与实现

电动汽车无线充电(EV-WPT)技术,作为一种新型的充电方式,已成为EV充电技术领域的重要发展方向。基于SAE J2954国际标准,设计与实现了一种3.3 kW磁耦合谐振式电动汽车无线充电系统。首先通过分析无线充电系统的组成及充电过程工作状态,提出了一种磁耦合谐振式EV-WPT系统设计方案,然后针对各组成部分进行了参数设计,最后进行了实验测试。测试结果验证了系统设计方案的可行性及有效性,当传输距离为150 mm时,磁耦合机构传输效率可达89%,EV-WPT系统传输效率可达85%,完全满足SAE J2954标准要求。

磁耦合谐振式无线电能传输系统线圈结构参数优化方法

谐振线圈是磁耦合谐振式无线电能传输(magnetic coupling resonance wireless power transfer,MCR-WPT)系统的核心部分,线圈参数决定了系统电路的谐振参数,进而决定系统的能量传输效率。现有研究只考虑了近距离四线圈及以下MCRWPT系统建模及其线圈参数优化。为了实现中远距离高效无线传能,构建了一种六线圈MCR-WPT系统模型,并以线圈结构参数为优化变量,通过分析限制交叉耦合与频率分裂的条件建立优化变量约束函数,以线圈互感与线圈内阻之比为目标函数,设计了一种基于灰狼算法的定线圈间距六级MCR-WPT系统参数优化方法,并通过仿真进行了验证,结果表明,其最优传能效率达93%,所构建的六级MCR-WPT及其参数优化方法有效。

基于磁耦合谐振式的迫击炮动态点火效能研究

为研究迫击炮磁耦合谐振式动态点火效能,以系统传输效率η和点火总能量Q作为表征点火效能的要素,建立磁耦合谐振式无线能量传输数学模型,分析得出互感M、初级线圈高度H和次级线圈运动速度v是影响点火效能的关键因素,运用Maxwell仿真分析运动状态、行程及速度对迫击炮点火效能的影响。研究结果表明:运动状态会对点火效能产生较大影响,静态时互感、传输效率和点火总能量均大于动态;初级线圈螺距和匝数决定运动行程,线圈匝数越多,传输效率越高,点火总能量越小;线圈螺距越大,点火总能量越大,传输效率在螺距为5.5 mm时达到最大;次级线圈以5~20 m/s匀速运动时,随着运动速度增加,传输效率基本保持不变,点火总能量随之减少,且速度增大对点火总能量的影响逐渐减弱。

电动汽车磁谐振无线充电系统关键技术研究综述

无线充电技术是提高新能源电动汽车智能化的重要技术之一。在无线充电模式下,充电设备与电动汽车之间通过电磁场、激光、微波等介质进行能量传输,避免了直接电气接触。然而,如何实现高效可靠的电能传输仍然是新能源汽车无线充电技术面临的巨大挑战。磁耦合谐振无线充电技术相比其他无线充电方式具有传输距离长、性能高效、安全性高等优点。分析了目前磁耦合谐振无线充电技术的各种实现方法,并综述了电磁耦合结构、补偿网络和控制策略等方面的研究现状,同时探讨了电动汽车无线充电技术的未来发展趋势和存在的挑战。

基于磁耦合的谐振式无线电能传输优化方法

磁耦合谐振式无线电能传输系统在参数发生变化时,会产生谐振补偿电路失谐现象,且易受系统振荡器高频成分影响,导致电能传输效率降低。研究了一种基于磁耦合的谐振式无线电能传输优化方法。依据磁耦合传输原理,构建谐振式无线电能传输系统的数学模型,结合有效激活函数滤除振荡器的高频成分,跟踪系统谐振频率,以系统电能传输效率最大化为目标实现无线电能传输优化。仿真实验结果表明,所提方法能够很好地跟踪系统的谐振频率,增加电能传输效率。

磁耦合谐振式无线电能传输系统变电容调谐控制方法研究

在实际应用中,无线电能传输系统两耦合线圈之间的相对位置变化会使系统参数发生改变,导致系统处于失谐状态,电能传输效率降低。针对系统失谐问题,提出了一种变电容调谐控制策略,通过控制电容的充放电时间使该电容等效为一个可变电容,调制等效电容值与线圈感抗满足谐振条件,从而使系统始终处于谐振状态,可使系统发射端线圈和接收端线圈之间的传输效率达到最高。建立仿真模型,搭建基于串联-串联型谐振补偿拓扑结构的磁耦合谐振式无线电能传输系统实验样机,进行了变电容调谐控制实验。实验结果表明,在谐振频率为100 kHz、输入电压为20 V的情况下,样机能够实现无线电能稳定可靠传输,证明了该变电容调谐控制方法的有效性。