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。     

LCC S型无线电能传输系统的特性分析*

为满足无线电能传输系统恒压供电的需求,提出了一种LCC-S型无线电能传输系统.利用互感耦合理论建立了LCC-S型无线电能传输系统数学模型,推导了系统的输入阻抗角、传输效率、输出功率和输出电压的表达式.对输入阻抗角的分析表明除了预设的谐振频率外还有其他谐振频率,分析了频率对该补偿网络输出功率和传输效率的影响.最后,通过仿真验证LCC-S型无线电能传输系统的恒压输出特性,结果表明LCC-S型无线电能传输系统的输出电压不随负载变化而改变.     

基于开关可控电容和半控整流桥的功率源型感应式耦合电能传输系统

该文提出一种单级功率源型感应式耦合电能传输（ICPT）系统,该系统的输出功率在负载发生变化时可以保持恒定。相较于传统电流源型或电压源型ICPT系统,该ICPT系统具有可编程配置的功率源输出能力,实现更宽的输出范围,可以兼容适配不同规格电池模组或超级电容充电。该功率源型ICPT系统在一次侧采用LCC补偿结构,二次侧包括串联一个开关可控电容（SCC）以及一个半控整流桥（SAR）。该文还提出一种协同控制SCC和SAR的方法,实现ICPT系统二次侧工作在谐振的状态,以及可以通过配置二次侧等效负载阻抗实现可调输出功率。由于控制方案是基于固定工作频率和二次侧实时调节,所以无需一次、二次侧无线反馈通信。此外,该单变换器级ICPT系统的开关器件始终工作在软开关模式,减少了开关损耗。最后,通过对ICPT系统进行仿真分析和实验验证,证明了ICPT系统及其控制方法的可行性。     

采用CCL/LCC复合谐振网络的电流型ICPT系统

为实现感应耦合电能传输(ICPT)系统在负载及气隙变化时的输出电压和工作频率恒定,提出了一种采用CCL/LCC复合谐振网络的电流型ICPT系统。首先,在基波条件下,依据变压器漏感模型建立系统等效电路,得到了输出电压增益与输入阻抗的表达式;然后,通过系统参数优化设计,推导出了动态负载下系统恒压供电和谐振工作频率稳定的条件。另外,当气隙变化时,利用动态调谐技术重新补偿耦合电感,可使得输出电压和工作频率在气隙变化前后保持不变。系统特性分析表明,所提出的CCL/LCC复合谐振网络电流型ICPT系统,在负载和气隙变化时可以保证输出电压和工作频率稳定。最后,实验验证了理论分析的正确性和有效性。     

电压型ICPT系统功率传输特性的分析与优化

针对感应耦合电能传输(ICPT)系统功率传输能力和效率优化问题,对电压型ICPT的功率传输特性进行了分析.通常认为提高系统的谐振频率能提高系统的功率传输能力,但通过本文的研究发现,对于采用SS拓扑的ICPT系统,谐振频率的选取存在一个优化的取值,而对于采用SP拓扑结构的ICPT系统,在一定的频率带上,谐振频率的增加对系...     

新型恒定一次侧电流无接触电能传输系统的建模与优化

提出一种新型无接触式感应耦合电能传输系统(inductively coupled power transfer,ICPT),系统一次侧线圈与电感/电容/电容所组成的谐振槽谐振、二次侧线圈与补偿电容并联谐振。利用互感理论,分别建立相互分离的原边等效电路模型和负载等效电路模型,采用正弦交流分析法对其等效电路模型进行分析,获得谐振槽电容及电感元件的参数计算公式,导出系统向负载传输功率及输出电压的计算表达式,并对谐振槽元件参数进行优化设计, 以便减小装置体积, 降低成本。额定频率下系统一次侧线圈电流保持恒定而与负载大小无关,保证电能由电源向负载的稳定传输。同时谐振槽输入电流随负载的减小而减小,提高系统的部分负载能效值。PSpice仿真实验验证该系统的上述优点。     

基于LCL谐振变换器的电磁感应式非接触电能传输系统动态调压控制方法

为了解决电磁感应式非接触电能传输(ICPT)系统输出电压的可控动态调节问题,提出一种基于LCL谐振变换器的动态调压控制方法。发射端采用具有恒流输出特性的LCL谐振结构,使得流过发射端耦合线圈的电流呈现恒流特性。在接收端LCL谐振变换器输出侧并联一个用于调节电能输出的可控开关管,通过控制开关管的开关状态,实现电能的可控输出。当开关管关断时,接收端LCL谐振变换器输出电能给负载,输出电压上升;当开关管开通时,负载侧电能输出被切断,输出电压下降。通过检测输出电压,对可控开关管进行负反馈控制,可以动态调节电能输出功率,实现输出电压的动态调节。该方法只调节接收端,无需使用无线信道与发射端通信,电路结构及控制方法较为简单、易于实现,且适用于一个发射端对多个接收端无线供电。最后,搭建了2k W ICPT系统原理样机。通过实验验证了所提方法的可行性和正确性。     

基于可控电抗器的无接触电能传输系统动态补偿

静态补偿方式不能同时兼顾无接触电能传输系统的零相角运行条件与功率传输性能,为了解决该问题,本文提出了一种基于可控电抗器的动态补偿方法.在系统的一次侧采用可控电抗器与固定电容构成的并联支路进行动态补偿,在系统的二次侧采用静态电容补偿.通过反向并联的功率开关管来控制非饱和电抗器的导通电流大小,使一次侧等效电路动态谐振来获取电源侧的零相角运行条件.针对不同的二次侧补偿拓扑,导出了动态补偿支路中电感及电容的取值公式,并对补偿支路参数进行了优化设计.分别对系统采用动态补偿与静态补偿两种方式进行了PSpice电路仿真分析.理论分析与仿真结果表明,相对于静态补偿方法,动态补偿能在额定频率下获得系统电源侧电流与电压间的零相角运行条件,有效降低了对系统电源容量的需求,保证了系统功率传输性能.     

基于LCL补偿的多负载移动式感应非接触电能传输系统

针对多负载移动式非接触感应电能传输(inductive contactless power transfer,ICPT)系统的设计与控制进行研究,分析LCL电路的输出特性和阻抗特性,当其电感之比等于1时,其谐振频率与负载无关,满足多负载ICPT的要求;介绍多负载移动式ICPT系统的结构,并建立其等效电路模型,通过对等效模型的分析,提出原副边独立控制的控制策略和补偿电路设计原则,补偿电路要能够实现谐振频率与负载无关,以实现负载可变;分析LCL补偿电路的设计方法,分析副边LCL补偿和串联补偿的区别,当副边品质因数小于1时,LCL补偿输出功率更大;建立多负载移动式ICPT系统的仿真和实验平台,对理论分析和设计方法进行验证。     

一种副边斩控无线电能与信息同时传输系统

针对在无线电能传输系统中实现原、副边之间信息通讯的问题,提出一种基于电能传输通道的副边斩控无线电能与信息同时传输新结构及其控制方法,其结构简单,副边仅有一个全控器件.通过理论分析得到副边全控器件导通角与负载电压的关系,副边通过反馈控制调节全控器件导通角实现负载电压恒定输出;通过改变电能传输频率和副边全控器件开关频率进行...     

Reverse Phase-Controlled Dimmer for Incandescent Lighting

The reverse phase-controlled dimmer is an alternate method for varying the intensity of incandescent lights. Unlike conventional phase-controlled dimmers, the thyristors are triggered into conduction immediately following the zero crossing of the ac line rather than being delayed into the half-cycle. After an appropriate delay the silicon-controlled rectifiers (SCR's) are turned off by forced commutation. Manufacturers of conventional phase-controlled dimmers place a large inductor in series with the lamp load to reduce both lamp acoustical noise and radio-frequency interference (RFI) to acceptable levels. Instead of an inductor, reverse phase control connects a snubber capacitor in parallel with the main SCR's. The capacitor filters the output much like an inductor would, but without the inherent disadvantages. Eliminating the inductor makes more power available to the load since there is no reactive power loss in the main current path. Furthermore, without the inductor the dimmer will run quieter, because the inductor is a major source of acoustical noise. The control circuit incorporates an open loop scheme that provides line voltage regulation and fast response. A combination of analog and digital techniques tracks the amount of power available from the power line and meters out only the desired amount of the load. The dimmer responds to changes in control signal and line voltage within one half-cycle. Power levels are programmed by an 8 bit data word.     

15W高效DC/DC模块电源设计

为了提高中小功率开关电源的效率,设计了一种基于DPA425的高效率小功率模块电源.围绕提高效率这一目标,对变压器、输出整流、欠压锁定、过压保护、过流保护、磁复位、输出电感及反馈环路等部分进行了优化设计.采用合理的工作磁通密度使得变压器的铁损与铜损相等,则变压器的总损耗最小,同时采用夹层绕制法将变压器的漏感控制在3%以内,也可有效降低损耗.通过实验得到了效率高达88%、输出精度高且稳定性好的实例.     

采用双环控制并联交错模拟PFC的研究

对于较大输出功率的单相有源功率因数校正器(PFC),其功率电路采用多级并联交错能减少电感容量,简化电感设计,降低网侧纹波电流,从而提高效率和功率密度.这里在单级PFC电压与电流双闭环控制原理和电感电流合成原理基础上,分析了两级并联交错PFC中IGBT占空比与纹波电流的关系,并进行了仿真分析.基于模拟控制器UCC2807...     

基于多绕组永磁发电机的大容量级联型风力发电变换器

针对大容量风电机组的中压变换问题,提出了一种基于多绕组永磁发电机的级联型变换器系统,通过模块单元级联实现中压输出,从而省去升压变压器.将模块中发电机的两个正交绕组经PFC整流后在直流母线上并联,实现发电机单位功率因数运行,并保持馈入直流母线的瞬时功率恒定.利用发电机的电枢电感作为升压电路的储能电感,减小了系统的体积和成本,导出了电感取值的适用范围.逆变侧的H桥单元级联电路采用矢量控制,独立调节注入电网的有功和无功功率.仿真和实验结果验证了该类变换器拓扑结构和控制方法的有效性.     

单相非隔离型并网光伏逆变器研制

针对输入宽范围光伏电池电压,提出了一个采用准两级式主电路拓扑和双CPU控制的单相非隔离并网逆变器系统方案,并建立基于Simulink的光伏发电系统仿真模型。其中,为满足宽电压范围光伏电池的最大功率跟踪MPPT,系统的MPPT放在单相逆变桥级实现。仿真和实验结果表明,样机性能指标优良,系统采用的改进变步长扰动观察法可以减小MPPT时的振荡,采用基于电感安匝特性曲线插值求电感的方法,可以有效满足无差拍并网电流控制对输出滤波电感模型精度要求较高的特点,克服粉芯类磁芯电感随电流变化大的缺点。     

HID灯恒功率数字控制的研究

分析了HID灯的启动特性和运行工作特点。传统恒功率控制技术作为一种开关电源控制方法,根据实现方式的不同可以分为模拟和数字两种方式。详细分析了全桥变换器中电感、电容参数值的选择方法,通过仿真分析可知,电感参数值不能选过大,而电容参数值不能选过小,通过仿真确定了参数值的大小。对HID灯进行了数字恒功率控制,其控制思想是当灯点火成功正常运行后,检测负载电压值和电流值,通过调理电路后送给DSP运算电路并计算其功率,再与参考功率进行PI控制,并输出控制信号,然后通过调节开关管驱动信号的占空比实现对输出功率的控制。通过理论分析、仿真和实验结果表明验证了该方法的可行性。     

新型两电平单相功率因数校正器的研究

在传统单相功率因数校正器（PFC）中,当IGBT导通时,升压电感输出端对地之间电压接近零,单相电源交流通过电感短路,电感电流上升而储能。当IGBT关断时,电感续流,向电解电容释放能量。通过控制IGBT的占空比规律,获得网侧单位功率因数和稳定直流输出电压。因此提出一种当IGBT导通时,升压电感输出端对地之间电压为负电压的两电平PFC方案,进而提出一种两级交错PFC、一种单相有源电力滤波器和一种升降压AC-DC变换器方案。由于采用负电压短路,可以减少交越失真,获得更好的功率因数校正效果。在简要理论分析的基础上,利用MATLAB/IMULINK进行了仿真分析,所得结果验证了所提方案的正确性。     

Design of compensation network with variable inductance for wide variation of coupling coefficient in inductive power transfer

In this paper, a design of the compensation network with a variable inductor is proposed, considering a wide variation of the coupling coefficient in the inductive power transfer (IPT). The characteristics of the proposed compensation network are analyzed with respect to the variable antenna coupling conditions. The realization of the zero voltage switching (ZVS) and the reactive power demand are discussed through the theoretical deduction and numerical simulation. Influence of the variable inductor on the compensation network characteristics is examined in detail, and the control algorithm for achieving the coupling independent constant output voltage is proposed. Detailed steps to design a prototype fulfilling all performance requirements are given. Verification of the proposed method was carried out on the experimental model. Recorded output voltage variation is within 5% over the wide coupling range, implying a quite well characteristic of the coupling independent voltage output. Experimental results match well with the calculations, validating the rightness of the proposed variable inductor tuning method.     

一种双拾取动态无线电能传输系统控制方法研究

为提高动态无线电能传输系统的控制速度并保证移动供电时的电压稳定性和高效率,提出了一种基于双拾取耦合结构的互感估计控制方法。通过建立系统电压和输出功率的数学模型,分析了最优控制占空比与互感以及每个拾取电路等效串联电阻的关系,给出了一种通过直接计算占空比的闭环控制方法。在与发射端无通信连接的情况下,该控制方法能够提高拾取端电路的控制速度,且可以同时实现恒压输出与效率优化。实验结果表明,采用该控制方法的动态无线电能传输系统,在移动时负载侧输出电压能够保持恒定,输出电压的波动率为?0.988%,系统最高效率达93.18%,实验证明了所给出控制方法的有效性。