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。

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。

基于磁耦合谐振式海下无线电能与信息共享耦合线圈分时传输方法

磁耦合谐振式无线电能传输和电场感应式无线电能传输是当前研究热点。能量传输往往伴随着信息传输,所以海下无线信息的传输也逐渐受到重视并发展。为此提出一种具有共享通道的无线电能与信息传输系统,使功率和信息可以在同一信道进行传输。在一个开关周期中,电能在前半个开关周期传输,数据在后半个开关周期传送。数据通过频移键控FSK(frequency-shift keying)调制方法进行调制,功率传输的频率设置为285.02 kHz。采用二进制频移键控2FSK(binary frequency-shift keying)调制方法,2个信号载波的频率分别设置为1 MHz和2 MHz。水槽实验平台采用35%盐水模拟海水环境。仿真和实验结果很好地验证了理论分析和计算,证实了电能和信息共享通道进行无线传输的系统对海下电气设备进行供电和数据传输的可行性。

磁耦合谐振式无线电能传输双侧调谐研究

针对磁耦合谐振式无线电能传输中受到异物干扰、线圈偏移、负载波动等造成的频率失谐问题,提出一种频率自适应调节与电容阵列的复合调谐方式,使发射侧和接收侧谐振参数保持一致,处于同一谐振状态。首先建立无线电能传输电路模型,分析频率对系统传输效能的影响,并对非对称条件下的失谐状态进行研究,分析失谐对双侧相位差的影响。随后搭建仿真模型,仿真实验结果表明自适应调节频率与电容阵列的复合调谐方式有效地使传输系统保持在谐振状态,保证了系统高效传输。

一种新型凹面磁耦合谐振式无线电能传输装置

目前文献中,市场上多采用平面发射线圈、平面接收线圈实现磁耦合谐振式无线电能传输,弊端是传输效率不高。针对此弊端,设计并自制一新型凹面发射线圈。利用磁通门传感器测量磁场分布,结果表明,凹面发射线圈的磁场分布较平面发射线圈明显向中轴线汇聚;搭建实验电路进行对比实验,结果表明,对于相同的平面接收线圈,凹面发射线圈较平面发射线圈传输效率明显提高,高达10%。

磁耦合谐振式无线电能传输技术研究动态与应用展望

近年来,无线电能传输技术由于其独特的自身优势而受到了越来越多的关注。文中重点分析了磁耦合谐振式无线电能传输技术的发展动态与应用现状,介绍了磁耦合谐振式无线电能传输技术发展现状以及尚待解决的问题。详细阐述了无线电能传输技术的机理模型、关键技术、电磁环境、技术标准及相关应用中的瓶颈问题等。最后,在深入探讨当前研究热点的基础上,对该技术的发展动态进行了总结与展望。

基于FPGA的磁耦合谐振式无线电能传输频率跟踪控制

磁耦合谐振式无线电能传输是无线电能传输领域的研究热点,保持系统工作在谐振频率是磁耦合谐振式无线电能传输的关键技术之一。为了解决磁耦合谐振式无线电能传输系统在工作过程中的谐振失谐问题,本文从理论上分析系统的失谐机理,提出基于自适应PI控制的可变模全数字锁相环的频率跟踪控制方法;建立基于PI控制的全数字锁相环的数学模型,分析PI控制参数对系统性能的影响;设计出一种对全数字锁相环的PI控制参数进行自适应调节且兼顾跟踪控制的速度和精度的自适应控制器;利用FPGA实现所提出的全数字锁相环;仿真结果表明,该全数字锁相环能够较好地实现相位和频率的跟踪功能;最后,在实验样机上进行验证,结果表明该方法可以在谐振频率变化时完成对频率的快速跟踪,使系统工作在谐振状态。

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。

磁耦合谐振式无线电能传输系统频率复合控制方法

频率的稳定及精确控制是磁耦合谐振式无线电能传输系统高效稳定运行的基础。提出一种基于PI锁相环频率跟踪控制和动态补偿调谐相结合的频率复合控制方法,实现了常规频率控制方法无法同时实现的大范围、高精度和快速频率调节。首先,根据建立的磁耦合谐振式无线电能传输系统数学模型,从原理上分析发生频率失谐的原因,给出了合理的频率失谐检测方法,并分析了系统等效阻抗角与谐振频率之间的对应关系;建立频率跟踪控制与动态补偿调谐的数学模型,以计算并确定锁相环PI参数及动态补偿参数;随后进行仿真并搭建试验平台验证,仿真结果表明该方法对谐振频率的调节速度快、精度高,试验结果验证该方法可以实现谐振频率的快速跟踪,保证系统工作在谐振状态。

磁耦合谐振式无线电能传输系统功率优化

以互感理论分析了磁耦合谐振式无线电能传输系统原理,介绍了阻抗匹配理论及相应的参数计算方法,提出将收、发线圈互感的变化等效成系统阻抗参数的改变,建立了含有阻抗匹配器的磁耦合谐振式无线电能传输系统模型。仿真结果验证了在相同的条件下,具有阻抗匹配器的磁耦合谐振式无线电能传输系统可有效提高负载功率。

大功率磁耦合谐振式无线电能传输系统实验研究

阐述了磁耦合谐振式无线电能传输系统的系统结构、工作原理及其线圈选型。磁耦合谐振式系统具有传输距离比感应耦合式长、传输效率也相对较高等特点,可以实现对电动汽车的大功率、长距离、高效率无线充电,故在电动汽车领域具有良好的应用前景和研究价值。充分发挥电动汽车分布广泛、清洁环保等优点;并通过实验详细测试了所搭建磁耦合谐振式无线电能传输系统的传输特性,从而验证了磁耦合谐振式无线电能传输系统的正确性和有效性。

磁耦合谐振式无线传能系统输出电压GSSA-MPC控制

针对磁耦合谐振式(MCR)无线传能系统中负载变化引起输出电压实时调节的需求,以全桥LCCL系统为研究对象,提出了一种基于状态方程的模型预测控制器(GGSAMPC)。通过广义状态空间平均法(GSSA)对全桥LCCL系统建立等效电路方程并将原副边电压电流进行傅里叶变换,建立了MCR系统的动态状态空间模型;为了加快求解速度,将控制器中的最优化问题转化为求解极小值的二次规划问题,利用有效集法求解有约束问题的二次规划。通过搭建仿真电路,在80k Hz频率下将负载值从50Ω变为25Ω,将GSSA-MPC控制器与经典PID控制器进行对比,仿真结果表明模型预测控制输出更为平滑、鲁棒性更好、调节时间比PID控制缩减0.5 ms,控制精度提高0.4%,GSSA-MPC为磁耦合谐振式系统输出电压的调节提供了一种有效的方法。

磁耦合谐振式无线电能传输技术研究进展

作为一种无线电能传输 (WPT) 方式,磁耦合谐振式无线电能传输距离为几十厘米,传输效率可以达到 90%,传输功率可以达到千瓦级。对磁耦合谐振式 WPT 系统的整体结构类型,谐振器的拓扑结构类型,提高传输距离、传输效率和传输功率的方法及谐振频率分裂等几方面进行了研究。总结了国内相关高校的研究成果,并给出了该技术的应用前景及存在问题。

磁耦合谐振式无线电能传输系统设计实验分析

设计了一种小功率强磁耦合全谐振无线电能传输系统,系统由高频逆变电路、谐振耦合模块、高频整流滤波等组成。发射线圈和接收线圈在1MHz固定频率下自谐振,可以对间距70 cm范围内的负载提供能量。通过实验分析了电磁耦合谐振无线电能传输主要参数包括两谐振线圈间的系统能量随时间变化情况、发射线圈与接收线圈在水平错位时对传输效率的影响、谐振线圈空间距离D对功率、效率的影响。

基于单片机的磁耦合谐振式无线电能传输系统设计

磁耦合谐振式无线电能传输在传输特性、传输方向性、安全性等方面具有较大的优势,成为当前研究的热点。本文基于单片机设计了1台磁耦合谐振式无线电能传输装置,发射端采用单片机产生PWM波,作为高频逆变电路的驱动信号。单片机产生占空比可调的PWM波,并对占空比与输出电压的关系进行了实验分析。实验结果表明,当占空比为70%时,输出电压达到最大值,本系统可以点亮19cm处的LED。

磁耦合谐振式无线电能传输系统的设计

采用电磁耦合谐振式无线电能传输技术,运用理论与实验相结合的方法,设计了一种简易的小功率磁耦合谐振无线电能传输系统。

应用于磁耦合谐振式无线电能传输系统的高效率E类逆变电源设计方法

ZVS型E类逆变器被认为是工作效率最高的功率放大器,被广泛用作磁耦合谐振式无线电能传输(MCR-WPT)系统的驱动电源,此系统的效率不仅仅在于电能依托线圈载体无线传输的效率,还在于逆变电源的工作效率。本文通过对ZVS型E类逆变器建模分析,得出其额定最佳工作状态下的输出功率与设计参数、负载间的关系;采用电路互感理论构建E类逆变器驱动的四线圈结构MCR-WPT系统的等效模型,并以驱动电源的额定最佳工作状态为优化目标进行负载匹配,给出电源适应于负载的高效率MCR-WPT系统设计方法。最后通过实验证明了这种方法能够实现发射端逆变电源与接收端负载的高度匹配,系统的输出功率得以显著提升。

小功率磁耦合谐振式无线电能传输装置研究

随着移动电子设备的快速发展,无线电能传输技术的需求日益增长。研究了磁耦合谐振式无线电能传输技术,并设计了基于该原理的小功率电能无线传输装置,成功为100cm远处的12V/3W LED灯实现供电,验证了磁共振耦合技术的可行性,体现了磁耦合谐振式无线电能传输技术的优越性。

耦合谐振式无线能量传输技术发展现状研究

无线能量传输(WPT),这是一种非接触式的电能传输方式,具体是指用发射将电能转换为其他形式的中继能量,再以接收器进行接收并转换为电能,这样便可在无线的情况完成电能的传输。由于用电设备与电源之间是以无线的方式相连接,从而增大供电的安全性。鉴于此,本文重点对耦合谐振式无线能量传输技术发展现状展开研究。