用于电动大巴的无线充电系统研发

随着电动车辆的发展与投入,无线电能传输(WPT)技术受到越来越多的关注。这里针对电动大巴大功率充电的需求,研发了一套WPT系统。该系统适用于380 V三相交流电网输入,采用基于LCC-S型谐振补偿拓扑的感应式WPT技术,其输出功率可达30 kW。同时在结构设计方面考虑到车体空间限制,在车载侧采用三重化Buck电路进行充电调压控制。最后通过实验验证了所设计的WPT系统可实现电动大巴大功率充电需求,并且具有良好的电能传输能力,效率可达92.7%。     

无线电能传输系统的研究与设计

本文详细介绍了Qi标准给出的无线电能传输系统基本配置,设计了基于无线电能传输技术的无线电能发射电路、无线电能接收电路、通信与控制电路。测试结果表明,设计的简易无线电能传输系统在短距离内可以实现稳定的电能传输,为进一步研究大功率远距离无线电能传输技术及其可靠性奠定了技术基础。     

无线电能传输系统的研究与设计

本文详细介绍了Qi标准给出的无线电能传输系统基本配置,设计了基于无线电能传输技术的无线电能发射电路、无线电能接收电路、通信与控制电路。测试结果表明,设计的简易无线电能传输系统在短距离内可以实现稳定的电能传输,为进一步研究大功率远距离无线电能传输技术及其可靠性奠定了技术基础。     

感应电能传输系统电磁机构带通滤波特性建模分析

在感应式电能传输系统中,能量发射装置及能量接收装置共同组成的电磁机构担负着将电源侧的电能无线传输给负载侧的重任,直接决定了传能系统能量传输的大小及效率,需要对其进行系统的建模分析及设计优化。借助感应式传能系统电磁机构工作于双边电路谐振时自身固有的带通滤波特性,采用传统带通滤波器的建模及分析方式,对感应式传能系统电磁机构进行较为深入的研究,在建立等效电路模型之后,分析其原、副边电压增益的传递函数,得出对于构型一定的发射及接收装置在不同耦合条件下的带通滤波特性,并据此为感应式传能系统电磁机构的设计及优化提供方法及指导。     

饱和电抗器LCL补偿感应式无线电能 传输系统谐波特性分析

针对LCL-S拓扑补偿的感应式无线电能传输系统,分析其频率分叉特性,获得了次谐振点频率的特点。通过设计感应耦合功率传输(ICPT)系统的参数能够消除频率分叉,提高系统的稳定性。得到了一般固有谐振点工作时,系统的输出功率较次谐振点的输出功率低的结论。为提高ICPT系统的可控能力,提出一种一次侧采用直流可控饱和电抗器的LC复合谐振网络的ICPT电路,基于互感模型和电路理论,详细分析输出电压的特点。以方波脉冲作为系统电源,饱和电抗器产生的高次谐波电流经过补偿网络能够传输到负载,提高系统传输功率。利用有限元软件建立饱和电抗器模型进行仿真,搭建实物样机系统进行实验,仿真结果和实验验证了理论分析的正确性。     

一次侧线圈阵列的无线电能传输系统设计

无线电能传输系统采用松耦合变压器进行能量传递,但由于发送端与接收端相对位置较远,耦合系数较低,故带来磁路环节传输效率低的问题。根据松耦合变压器的互感模型,分析了几种因素对传输效率的影响,并选择一次侧和二次侧电路均串联电容的补偿方式,设计了带有两个一次侧线圈的无线电能传输系统,包括一次侧线圈切换电路、电流检测电路以及控制程序。该设计提升了整个系统的功率因数,有效地改善了磁路环节的传输效率。     

恒流型感应式非接触电能传输电路研究

拓扑结构是非接触电能传输电路的重要组成部分,不同的拓扑结构使非接触电能传输电路有不同的输出特性。为了在感应式非接触电能传输电路中实现恒流输出,选择了LCCL-C型拓扑结构。基于电磁感应原理和互感电路模型,分别针对发射侧电路和接收侧电路进行建模和分析,说明输出电流的计算方法,并证明所选择的LCCL-C补偿结构中输出电流与负载电阻无关。最后采用Multisim软件对所选择的补偿结构进行了仿真,结果表明选择的LCCL-C补偿结构可使感应式非接触电能传输技术实现恒流输出。     

一种副边调频式反向信息无线电能传输系统设计

针对感应式无线电能传输WPT(wireless power transfer)系统中信息反向传输问题,提出副边由不控整流桥和一个全控开关管组成的结构,通过调节副边全控开关工作频率实现信息反向传输。介绍了电路的结构及其工作原理,提出信息反向传输的控制方法,给出信息调制与解调电路的设计方法。搭建100 W电能传输、7.5 kbit/s信息传输速率的实验平台,验证所提结构的可行性。该电路结构简单,只需增加一个开关器件即可使纯电能传输系统具备信息传递功能。     

补偿式感应电能传输模型建立及稳定性分析

交流感应电能传输系统根据法拉第电磁感应定律,通过空气介质实现了电能的无线传输,克服了以导线为媒介直接传输电能的缺陷,首先推导了一次侧谐振频率与二次侧负载电阻和一、二次侧感应耦合系数之间的关系模型,并对在回路无补偿、并联补偿情况下进行仿真,其次对一次侧电流和二次侧电压的幅频特性和相频特性进行了分析,确定影响系统传输效率的因素,验证了在一次侧补偿电路和二次侧补偿电路同时发生谐振时,系统传输效率最高。同时设计了交流感应电能传输系统传输变换器并应用Multisim 10软件对控制器进行了仿真,确定了这一方法的正确性。     

具备恒压特性的SP/S感应式无线电能传输系统

在感应式无线电能传输系统的实际应用中,通常需要系统输出电压保持恒定。采用一种基于串并/串(SP/S)谐振补偿的感应式无线电能传输系统拓扑结构,当系统发射端和接收端的相对位置确定并采用定频控制时,该结构在全负载范围内具备接收端输出恒压特性。同时分析了随着横向偏移的变化,系统输出恒压增益的变化特性。最后,设计了一个6.6 k W、20 k Hz定频控制的感应式无线电能传输实验系统,验证了所采用的SP/S谐振补偿拓扑结构的可行性和有效性。     

双频段磁耦合谐振式无线电能传输系统特性分析及实验验证

双频段无线电能传输系统可以提供两个不同频率的传输通道以实现电能和信号的同步传输。根据单一谐振频率的电能传输线圈的阻抗特性提出了双频段无线电能传输线圈的设计思路,并设计了双频段磁耦合谐振式无线电能传输系统,系统接收端采用陷波电路分离信号和电能。构建部分元等效电路对线圈阻抗特性、系统电能传输能力和传输效率进行计算,由此得出系统可同步传输信号并且不影响其电能传输效率。最后,设计了和理论计算系统参数一致的实验装置进行实验验证,结果与理论分析具有较好的一致性,验证了设计方法的有效性。     

不同补偿方式下MCPT系统功率传输特性研究

针对运动式非接触电能传输系统(MCPT)运行过程中负载、互感波动变化的问题,建立了互感电路模型,对不同拓扑补偿方式下功率传输特性进行了研究。由运动式非接触电能传输系统的互感电路模型推导出不同拓扑补偿方式下的传输功率表达式,并由传输功率特性曲线得出:一次侧采用串联补偿方式时传输功率较大;对一次侧采用串联补偿形式的2种补偿方式从传输效率方面进行比较,并通过仿真电路进行验证,得出了采用SS补偿方式时其传输效率稳定性较好;最后确定了运动式非接触电能传输系统应采用SS补偿方式。     

水下磁耦合式无线电能传输系统建模与分析

针对水下无线电能传输系统的数据采集与信息处理开展了系统研究。对于水下的无线电能传输系统，考虑到了复杂多变的水下环境对电能和信息传输产生一定程度的影响。海洋环境会受到温度、压力等一些环境因素的扰动，因此水下电能传输的介质具有不确定性，会对电能发送端和电能接收端的电磁场耦合产生影响，影响到水下无线电能传输的稳定性，导致海水中的无线电能传输系统的传输功率和传输效率发生改变。为此需要对水下的海洋环境信息进行实时采集，并分析对水下无线电能传输系统的电路参数和传输效率产生的影响。搭建了基于多种传感器的信息搜集与处理系统从而实现实时海洋数据采集，有效解决了水下数据的获取问题，提高了数据采集和数据处理效率。研究了海水的相对磁导率、电导率以及相对介电常数等系统信息和能量传输的影响规律，重点分析了温度和压力对无线电能传输的影响。     

磁耦合谐振式无线电能传输系统建模与仿真

在无线电能传输的几种方式中,磁耦合谐振式无线电能传输比较适用于中等距离的中小功率电能传输。本文建立了磁耦合谐振式无线电能传输系统的互感模型并进行理论仿真分析,总结了无线电能传输系统中常用的产生高频功率信号的方式,并给出了一种高效率的自激振荡电路。最后对无线电能传输系统的提升与优化的部分研究进行了相关总结。     

降低整数阶无线电能传输谐振频率的分数阶方法

针对谐振无线电能传输谐振频率高而电力电子器件目前较难实现高频大功率开关变换器的问题,提出一种基于分数阶原理降低无线电能传输谐振频率的方法,建立SS型分数阶无线电能传输系统的电路模型,推导其输出功率和传输效率的表达式,通过Matlab数值仿真分析分数阶元件的阶数对谐振无线电能传输参数及特性的影响。研究结果表明,采用分数阶电感、电容元件,可以大幅度降低谐振无线电能传输系统的谐振频率,从而降低开关器件的开关频率,且可以输出比整数阶无线电能传输系统更大的功率。     

200W级磁耦合谐振式无线电能传输频率特性的研究

采用磁耦合谐振技术提供了一种新型无线电能传输方式,其安全、可靠、灵活的特点受到广泛关注。为进一步扩展无线电能传输的应用领域,设计较大功率的无线电能传输系统是十分必要的。基于串并结构谐振电路等效模型,通过电路理论推导出补偿电容、电压增益、效率等表达式,应用Matlab软件对系统的谐振频率进行了仿真分析,得出谐振频率偏移对系统性能影响规律。在此基础上设计了一套无线电能传输实验平台,传输距离为1~7 cm,该装置负载端获得功率可达200 W,最高传输效率为80%。     

无线电能有效传输距离及其影响因素分析

针对在无线电能传输系统中提高电能传输距离与缩小传输装置体积这一热点、难点问题,首先利用空间两线圈的互感耦合模型,从电路角度分析了无线电能传输系统的频率特性,得到了接收线圈归一化电压的表达式,并基于此提出了有效传输距离的概念。然后通过对最大传输距离影响因素的分析得到了线圈优化设计方法。最后,本文设计了相关的实验电路,实验结果与理论、仿真分析具有较好的一致性,验证了该方法的正确性和有效性。这为提高无线电能传输距离和线圈的优化设计提供有益的参考。     

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

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关键技术

随着电力电子技术的不断发展,无线电能传输成了当前电能传输领域的研究热点,它较好的解决了传统输电中存在的困难。无线电能传输(WPT)又称为无接触式电能传输(CPT),主要有磁场耦合式、电场耦合式、辐射式、超声波式等,可实现小功率到大功率,近距离到远距离的不同应用场合。磁场耦合式又可分为磁感应耦合式无线电能传输(MCI-WPT)和磁耦合谐振式无线电能传输(MCR-WPT)两种。本文主要研究了磁耦合谐振式无线电能传输的关键技术,包括谐振线圈设计和系统控制技术。     

基于移幅键控的磁耦合谐振式无线电能和信号同步传输方法

在无线电能传输系统中,信号无线传输同样重要。仅用一套线圈就实现电能与信号无线传输(即无线电能与信号同步传输)是无线电能传输技术产业化必须解决的首要问题,也是当前无线电能传输技术研究的热点问题之一。在四线圈结构的磁耦合谐振式无线电能传输系统基础上,结合移幅键控(ASK)调制与解调方式,提出一种新型的无线电能与信号同步传输方法,并设计其调制、解调电路和同步传输线圈。最后搭建相关的实验系统验证了所提同步传输方法的可行性和有效性。