感应耦合电能传输系统不同补偿拓扑的研究

比较了感应耦合电能传输(ICPT)系统的拓扑.讨论了ICPT系统中几种不同的补偿形式,包括单谐振补偿和多谐振补偿拓扑,并推导出匝比为1时每种拓扑的电压电流增益.为了最小化器件的电压电流应力和优化参数设计,介绍了谐振电路功率因数的概念.由分析结果及得到的曲线图可知,在单谐振补偿拓扑中,一次侧串联补偿与其余几种相比更能抵消漏感的影响.而几种多谐振补偿拓扑的效果则明显优于单谐振补偿拓扑.分析和比较了不同参数变化时的特性曲线,以便于进行电路设计.最后以一次、二次侧都进行并联补偿的一种电流型ICPT电路为例进行实验验证,以说明实际系统的性能.     

新型多负载变拓扑感应耦合电能传输系统

为解决传统多负载感应耦合电能传输(inductively coupled power transfer,ICPT)系统存在的问题,提出一种新型多负载变拓扑感应耦合电能传输系统。该新型ICPT系统主要采用可变拓扑的高频逆变器,通过检测负载信息,系统可根据任一时刻供电负载的数量,自动改变逆变器工作结构,只让需要供电的负载所对应的原边线圈处于工作状态,从而基于"点对点"模式实现负载高效无线供电。仿真与实验验证了该新型多负载变拓扑感应耦合电能传输系统的可行性,对桌面多负载无线供电领域的设计与应用有着广泛的应用指导意义。     

逆变器供电感应电机稳态性能仿真的研究

建立了考虑转子集肤效应和非线性因素的逆变器供电感应机电的数学模型与仿真模型,为提高仿真精确度,对稳态仿真方法进行了研究。对交流传动系统的仿真结果与实验结果进行了比较,效果较为满意。     

高频逆变电路在非接触感应电能传输系统中的应用

针对可控偏心器中非接触感应电能传输系统的电源部分,分析了高频逆变电路的主电路及控制电路的性能,利用Multisim软件对全桥逆变电路进行仿真分析,并设计制作出了高频逆变电路。通过对全桥逆变电路的性能实验,测试出逆变电源的最大输出功率可达300 W,输出频率可调,范围可从0 Hz达到100 kHz,为非接触感应电能传输系...     

大功率高频感应加热电源谐振逆变器并联扩容

大功率高频感应电源大多采用多个逆变器并联来提高整机的功率,针对大功率电源LC谐振逆变器与LLC谐振逆变器,对并联逆变器之间的均流情况与工作特性进行了理论、仿真研究与实验分析,并提出了相应的措施以实现并联逆变器之间的均流。     

基于DSP技术的超音频感应加热电源的仿真模型

介绍串联谐振感应加热电源全桥变换器的电路拓扑结构,基于DSP技术设计PLL闭环控制系统的模型,运用Matlab建立逆变器及系统的闭环控制系统的仿真模型并对其进行仿真,利用朱利判据对系统稳定性进行验证,为相关系统研究打下良好基础。     

感应电能传输系统耦合机构输出功率的分析和控制

由于制造工艺等原因,感应电能传输系统(IPT)耦合机构的原边和副边线圈的自谐振频率可能不同,通常在耦合机构的副边采用可控整流器通过实施阻抗变换使耦合机构工作于高效率状态。但是当耦合机构工作于原边或副边线圈自谐振频率时,耦合机构保持高效率运行时的最大输出功率将受到严重制约。本文提出将耦合机构工作频率设置在原边线圈和副边线圈自谐振频率之间的一个最佳频率点,可有效提高耦合机构保持高效率运行时的最大输出功率。首先推导了耦合机构原、副边线圈自谐振频率相同和不同时耦合机构高效率运行时的最大输出功率表达式,分析了耦合机构输出功率较低的原因。然后,分析了提高耦合机构输出功率的方法,推导出了耦合机构高效率运行时获得最大输出功率的工作频率点。结果表明,与原边谐振相比,采用本文所提出的开关频率计算方法,耦合机构的最大输出功率提升了92. 5%。     

复合谐振型感应电能传输系统分析及参数优化

针对感应电能传输系统因互感变化引起传输功率与效率降低的问题,设计了一种复合谐振结构,并给出一种改进的遗传算法对该结构进行参数优化.在分析传统谐振网络拓扑的基础上,给出一种复合谐振网络以提高互感变化时的传输功率与效率特性.以传输功率和效率最大为目标,建立了该结构的非线性规划数学模型,采用非线性单纯体法和混沌初始化混合方法来产生优良的初始种群,对目标和约束进行二次归一化后,利用可行性规则选择优良个体,并采用混合变异提高算法的全局搜索能力.最终优化结果与实验表明,改进后的算法能较快地找到全局最优参数,且参数结果优良,在互感大范围变化时能保持较高的传输功率及效率.     

基于动态方程的电流源感应耦合电能传输电路的频率分析

分析了一种电流源感应耦合电能传输(inductively coupled power transfer,ICPT)系统的动态特性,着重探讨了电路的谐振频率。基于其一个周期内各阶段的状态方程,得到每个阶段各状态变量的通解,详细讨论了其不同的谐振频率。除了一个共有的频率之外,在变压器的一次、二次侧还分别有各自的谐振频率,该文根据实际参数的取值范围,得到频率在不同条件下的简化表达式。经分析,这两个频率在某些条件下只与各自这一侧的参数相关。对电路的参数设计给出了一些限制条件,实验验证了分析的结果。     

感应耦合电能传输系统动态解谐传输功率控制

提出一种感应耦合电能传输(ICPT)系统的动态解谐传输功率控制方法.对相控电抗器进行动态切换,通过改变其导通延迟角来改变导通电流大小,使得ICPT系统的电能拾取侧谐振或解谐,在负载端获得稳定的输出电压,同时实现对传输功率的控制.导出了动态切换的相控电抗器的等效电感,分析了等效电感对输出电压及传输功率的控制作用.根据负载稳定时输出电压与导通延迟角之间的变化曲线获得了保持输出电压恒定的控制方法.相控可变电抗器实现了软开关动态切换,有效地降低了系统的功率损耗.利用该动态谐振/解谐控制方法,系统的最大功率传输性能得到了保证.计算机仿真结果验证了该方法的优良传输功率控制性能.     

感应加热电源PDM波形的频率谱分析

脉冲密度调制(PDM)技术可用于调节感应加热电源的输出功率,其主要优点在于能够保证感应加热电源逆变器开关器件始终工作在零电压或零电流开关状态,然而PDM控制的负载电流波形含有多种谐波,分析了各种PDM波形的频率谱,得出了调制比D、负载的时间常数t和PDM序列长度T与PDM波形频率谱的关系。分析表明均匀脉冲密度调制技术控制脉冲序列对称性良好,产生的谐波最少。     

High-frequency power transmission and selective distribution among loads by using distributed constant lines

A widely used high-frequency induction heating system usually consists of a high-frequency power source and a load circuit to be heated. Since such a system can heat only one load circuit, heating two or more loads requires that other sytems be devised. Several problems result, including the need for many power sources, switches, and high-frequency power transmission lines. To solve these problems, the authors propose a new system that can selectively supply two induction heating circuits with high-frequency power. This system is composed of a high-frequency voltage-type inverter, a parallel resonant load circuit, and a series resonant load circuit, which are connected in series by distributed constant lines of specific length. Analysis of the operating characteristics of the system confirms that the system can supply the loads with high-frequency power selectively and efficiently, with minimum interference between loads. The authors have compared theoretical simulation waveforms with actual waveforms observed on experimental equipment with output ratings of 1 to 2 MHz and 1 kW. As a result, experimental data agree well with theoretical data. This paper describes an operating principle and operating conditions of the system, and verifies that the theory we discuss is reasonable.     

Compensation for harmonic currents and reactive power in wind power generation system using PWM inverter

In recent years, awareness of environmental problems is growing, and the price of electric power purchased by electric companies has been expensive for power plants utilizing natural energy. Thus, the introduction of wind power generation is being promoted in Japan. Generally, squirrel‐cage induction machines are widely used as generators in wind power generation systems because of their small size, light weight, and low cost. However, the induction machines do not have a source of excitation. Thus, inrush currents and instantaneous voltage drops occur when the generator is directly connected to a power grid. To reduce the inrush currents, an AC power regulator is used. Wind power generators are frequently connected to and disconnected from the power grid. However, when the inrush currents are reduced, harmonic currents are caused by phase control of the AC power regulator. And the phase control of the AC power regulator cannot control the power factor. Therefore, we propose the use of the AC power regulator to compensate for the harmonic currents and reactive power in a wind power generation system, and demonstrate the validity of this system by simulated and experimental results. © 2005 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 154(2): 58–67, 2006; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20254     

电动机模型结构及参数对暂态稳定仿真的影响

针对目前负荷模型应用的薄弱环节,就三阶感应电动机模型及一阶机械暂态感应电动机模型和恒定阻抗模型对暂态稳定仿真结果的影响进行系统研究。首先,实现一阶机械暂态感应电动机模型与电力系统分析综合程序PSASP(Power System Analysis Software Package)的接口。然后．以PSASP为仿真手段,以湖南电网和WSCC-9节点系统为研究对象,仿真研究感应电动机模型参数及综合负荷模型结构对电力系统暂态稳定性的影响。研究表明。感应电动机定子漏电抗增大将使系统暂态稳定裕度显著减小．使用三阶感应电动机模型仿真所得系统的暂态稳定能力明显低于一阶模型和恒定阻抗模型的相应结果。最后的结论对电力系统负荷建模和模型应用具有较大的理论意义和工程应用价值。     

Wireless power transfer for electric vehicle at the kilohertz band

Wireless power transfer (WPT) technology has attracted considerable attention in recent years, and there have been numerous reports about this technology. This has led to ambiguity over the actual state of WPT technology for electrical vehicles (EV) in Japan. Therefore, this paper describes the WPT technology using the kilohertz band for EVs available in Japan. WPT requirement for EV, circuit topology, coil types, control method, component, foreign object detection, and dynamic charging in Japan are summarized in this study. © 2016 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

磁耦合谐振式无线电能传输系统谐振方式分析

磁耦合谐振式无线电能传输系统在实际设计中具有传输效率高,结构简单,实用性强等特点。从等效电路的角度研究了单发射-单接收谐振模式中串联-串联式、串联-并联式、并联-串联式和并联-并联式4种谐振模型下系统传输效率。经过数值仿真,得出了每种谐振模型下系统传输效率和输出功率与系统振荡频率、传输距离及带负载能力之间的变化关系,发现每种谐振模型各有其适用工况,总结出了在设计中如何根据实际情况选择适当的谐振方式来达到最佳的传输效果:当所设计的系统供电对象为小负载且仅需较小的传输距离时,采用串联-串联谐振模型能够达到较好的传输效果;当需要具有较远的传输距离和较强的带负载能力时,应采用串联-并联谐振模型;当无法实现较高的系统谐振频率时,应采用并联-并联谐振模型。最后根据4种谐振模型,实际设计制作了4套磁耦合谐振式无线电能传输系统,验证了上述分析的正确性。     

逆变器输出电压模型及新型死区补偿方法

针对电压源型逆变器,建立了逆变器输出电压的数学模型,该模型描述了死区时间、功率器件管压降、开通时间、关断时间和相电流对逆变器输出电压的影响。基于该数学模型提出了一种新型的死区补偿方法。在该补偿方法的实现过程中,需要对电流方向进行精确判断,为此基于空间矢量角的概念,提出了一种新型的利用功率因数角实现的电流方向间接检测方法,该方法能够有效地抑制各种扰动引起的电流方向误判断。最后,利用TMS320F2812DSP控制器对这种死区补偿方法的性能进行了检验,实验结果证明了该方法的有效性。     

高频感应加热电源新逆变器拓扑结构研究

为了实现感应加热电源的高频化、高效率化及高功率输出能力,提出了以MOSFET作为开关的T型并联谐振逆变器电路拓扑结构.它能够输出理想的正弦电压波形,开关元件工作在ZVS软开关状态,降低了开关损耗,使工作频率和效率得以提高.逆变器的ZVS工作状态不受负载的影响,且工作状态稳定、易控制.详述了电路的构成及工作原理,研究和分析了电流、电压的关系,给出了实验结果.     

动态负荷模型比例对电网稳定性影响分析

综合负荷模型对电力系统的暂态稳定性具有复杂的影响。以河南电网为例,采用暂态安全定量分析软件FASTEST计算了不同动态负荷模型比例时的暂态功角稳定裕度和临界切除时间。仿真计算表明动态负荷模型比例的调整会引起电网失稳模式的变化,且在不同失稳模式下,其对电网稳定性的影响不同。因此不应脱离具体情况泛论动态负荷模型对稳定性的影响。     

Development of pulsed power modulator for induction synchrotron

A pulsed power modulator for the POP experiment of an induction synchrotron has been developed. Various difficulties in the development of the modulator, such as enormous power dissipation at a MOSFET, the resonant ringing in the output waveform, the isolation from the ground potential, and the incorrect action of a gate driving circuit, have been discussed and solved. The developed power modulator is installed into the existing accelerator, KEK 12‐GeV proton synchrotron. The POP experiment of the induction sychrotron has been successfully conducted. A single RF bunch injected from the 500‐MeV booster ring was accelerated to the flat‐top energy of 8 GeV. © 2008 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 166(2): 8– 14, 2009; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20494