基于ANSYS三维仿真的两种无线充电器充电效率的研究

无线充电技术是一种采用无线方式进行电能传输的技术。首先研究了无线充电器的基本工作原理,然后针对无线充电器充电过程中充电效率低下的问题,利用ANSYS有限元软件进行耦合仿真,分析比较了单线圈与三线圈无线充电器在不同侧移距离时的充电效率,分析结果表明单线圈充电效率更高,三线圈充电器充电效率更稳定,为多线圈充电器的设计提供了理论依据。     

电动汽车动态充电中耦合结构研究及其效率分析

针对电动汽车无线充电技术中充电电池体积大、充电时间长、续航能力不足等问题,本文提出了一套发射线圈可选择性开断的电动汽车动态充电方案。该方案基于近场谐振式无线电能传输原理,对发射线路和接收线路耦合结构进行研究。通过数学模型变换,探讨了系统电能传输效率关系,并对系统实验平台进行搭建,经过分析电动汽车动态充电过程,得出接收线路不同位置时线路耦合情况及系统传输效率变化规律。经过实验,得出在进一步改进线路结构后,系统电能传输效率平均提升18%,并在70%左右保持稳定趋势,满足实际应用需要。     

电动汽车动态无线充电系统集成线圈设计与实验研究

高效性和紧凑性是电动汽车无线充电的两个重要指标,双端LCC补偿网络为无线充电系统提供了一种高效补偿方式,但两个谐振电感导致系统体积和电磁干扰增大,限制了该方法在动态无线充电系统中的使用。为解决该问题,本文提出一种新型集成式电磁耦合机构,将谐振线圈集成到主线圈上,利用3D有限元分析工具ANSYS Maxwell对新型电磁耦合机构进行优化,给出可提供系统高效率的耦合线圈的标准化设计与优化过程。本文在4. 8kW动态无线充电实验平台上,对比分析非集成式动态无线充电系统和集成式动态无线充电系统,验证了新型集成式耦合机构在效率、体积、磁场屏蔽方面具有更大优势。     

寻轨机器人用无线充电系统的研究

传统寻轨机器人的动力电池采用接触式充电方式,充电时容易因机械接触磨损而导致接触不良。为解决该问题,研究了一种单管感应耦合电能传输ICPT（inductively coupled power transfer）无线充电系统。该系统由前后两级电路组成,前级采用单管ICPT系统进行非接触电能传输,后级采用充电管理芯片LTC4020控制的Buck-Boost电路对锂电池进行快速充电。介绍了所研究寻轨机器人无线充电系统结构及原理,对前级主电路进行了四阶段电路等效、工作过程分析、电路建模、补偿网络设计和软开关设计;对后级充电管理电路进行分析和设计。设计了一台样机,对前级电路开关管耐压、流过电流和输出电压进行了仿真和实验,并通过充电实验验证了所研究充电方案的正确性。     

金属异物对电动汽车无线充电系统影响分析

针对电动汽车在无线充电过程中可能混入金属异物的情况,本文分析了金属异物置于无线充电系统能量传输区域时对无线充电系统参数及效率的影响情况。研究中使用有限元仿真软件建立了电动汽车无线充电系统平面盘式螺旋线圈3D电磁场仿真模型,通过理论分析和有限元仿真结合的方式研究了不同尺寸、不同材质的金属异物对无线能量传输系统的电磁场参数以及效率的影响,并进行了实验验证。研究结果表明,两种金属混入系统会产生涡流效应和磁效应,磁效应和涡流效应会对无线充电系统参数产生不同的影响,降低系统效率;其影响大小与金属的尺寸和位置密切相关;此外,金属的涡流效应会产生涡流损耗并导致温升,对充电系统是极大的安全隐患。     

变论域自适应模糊控制在机器人无线充电中的研究

电能供给是保证机器人正常工作的重要环节。现有机器人充电方式多为接触式充电,该方式存在着漏电、易产生火花等重大安全隐患。而无线充电技术是一种非物理接触式传能方式,克服了现有充电方式的弊端,同时且具有自动化程度高、环境适应性强等优点。以串并补偿结构为研究对象,首先建立系统传递函数模型;其次考虑到无线充电系统具有非线性、高阶次及强耦合的特点,采用误差、误差变化率及输出论域可随系统参数变化而实时调整的变论域自适应模糊控制策略,使得系统具有控制精度高、自适应强和鲁棒性好等优点。最后通过仿真和实验结果验证了所提出的控制策略的有效性及实用性。     

基于无线传感器网络的智能电动汽车充电站

电池充电的便捷性是电动汽车发展的瓶颈。文章旨在研究一种基于无线传感器网络的智能电动汽车充电站,在汽车用户的电池上装设无线传感器采集节点,同时在充电站附近区域设置汇聚节点,在无线传感器网络覆盖下获取最优充电路线,引导车主去就近的空闲充电站充电,专家库充电系统能根据电池型号自动寻找最佳充电方式进行充电。智能充电站可提高电动汽车充电便捷性和充电效率。     

分拣机器人无线传能系统耦合机构的仿真

物流行业飞速发展,大量的物流分拣机器人投入使用,其充电方式以接触式充电为主,存在一定的安全隐患,因此,文中提出对其采用磁耦合谐振式无线电能传输技术进行无线充电,通过有限元软件COMSOL对无线传能系统线圈进行仿真,对所提出的三种线圈仿真模型进行了磁场仿真以及数值计算,仿真并分析了三种模型的磁场强度分布和距离变化对传输特性的影响。仿真结果表明,矩形轨道式无线传能系统传输效率与负载功率相对稳定,更适合对分拣机器人进行无线充电。     

电动汽车无线充电系统研究综述

电动汽车在未来有着良好的应用前景,而电动汽车无线充电技术可以有效解决传统有线充电带来的不方便、不灵活、易漏电等不足,已经有了较大发展并逐渐开始应用。目前对于电动汽车无线充电技术的研究主要集中在电路-磁路设计、最优功率传输、效率优化等方面,同时在磁路互操作性分析、异物检测、电磁屏蔽、电能与信号同步传输、动态无线充电路径导引等方面也取得了较大进展。文章主要就目前国内外在电动汽车无线充电系统的电路-磁路设计领域进行分析与总结。在电路设计和应用上,首先介绍了几种常用高频逆变器电路拓扑,并对其进行对比;其次就目前几种较为常用的谐振补偿拓扑的补偿方式及特性进行了总结;在磁路设计和应用上,对国内外提出的一些典型磁路进行总结与对比,最后对电动汽车无线充电未来的发展前景进行展望。     

基于BP神经网络的线圈定位技术研究

随着人类社会电动汽车普及化程度的提高,电动汽车无线充电作为一种更为方便快捷的充电方式也逐渐投入使用。电动汽车无线充电过程中发射线圈与接收线圈的对准与否直接关系着充电功率与充电效率,本文提出了一种基于BP神经网络的接收线圈定位技术,通过建立以探测线圈感应电压为输入层、接收线圈二维坐标为输出层的神经网络实现定位功能,并通过仿真和实验验证了所提出的定位方法。该技术有助于指引驾驶员或自动驾驶系统驾驶车辆对准发射线圈,对电动汽车无线充电技术的发展与推广应用具有积极意义。     

基于WNN与FCM的电动汽车动态充电负荷预测方法

随着电动汽车动态无线充电(EV-DWC)技术的发展,针对目前EV-DWC负荷建模理论工作不全面的现状,以交通流量作为影响充电负荷的主要因素,以天气、典型日期、季节等因素为次要影响因素,根据路况建立负荷模型,通过电动汽车型号和状态的聚类不同对汽车分配不同的功率,完成动态充电负荷的建立。采用小波神经网络(WNN)对时序信息进行处理预测,再同误差反向传播神经网络(BPNN)相结合预测充电道路上的车流,短期车流预测精度为85%,用模糊C聚类(FCM)算法对电动汽车的充电类型以及该类型所对应的充电功率进行划分,将进入充电道路的电动汽车分为7种类型。根据各种充电类型分配相应的充电功率,完成日负荷建模。     

电动汽车无线充电系统的输出功率动态解耦控制

电动汽车无线充电系统动态充电能显著减小电动汽车动力电池的质量与尺寸,但由于动态系统中汽车运行状态会实时改变,因此电池在不同状态下的最优系统输出功率需求不同。系统在非最优输出功率下工作会影响其高效性及可靠性。文中提出电动汽车无线充电系统的输出功率动态解耦控制方法,根据整流电路的动态解耦机理对系统影响较小的特性,保证高效快速调节输出功率。建立了动态解耦控制系统数学模型,得到控制方案的计算因子,通过计算因子实现解耦占空比对输出功率的控制。仿真和实验结果表明,此种动态解耦控制克服了一般调节方式调节慢和效率低的缺点,实现了在动态充电过程中高效快速调节输出功率,优化系统性能。     

基于PSGA的电动汽车动态无线供电系统优化布局

随着电动汽车动态无线供电系统的不断发展,其较高的初始投资费用越来越引起关注。基于此,提出了一种基于粒子群的混合遗传算法(PSGA)的电动汽车动态无线供电系统规划方法。首先分析了车辆行驶特性及储能装置特性,而后以储能装置能量和供电导轨长度等为约束,以电动汽车动态无线供电系统投资成本最小化为目标,建立了电动汽车动态无线供电系统优化布局的数学模型。针对建立模型的复杂性,采用PSGA对该模型进行求解。该算法利用粒子群算法中保留个体经验信息的操作来改进遗传算法中的交叉操作,提升了算法的搜索效率和精度。通过对算例的分析,验证了所提方法的有效性。     

微型移动机器人集群系统研究进展

针对狭小非结构环境下的自主作业任务,研制微型移动机器人已经成为特种机器人的研究热点,但机器人的微型化限制了机器人个体智能的提高,因此,通过多个机器人之间相互合作的集群智能来弥补个体智能不足的研究途径具有突出的优势。从相关理论和关键技术等方面,系统地总结了微型移动机器人集群系统的研究现状,分析了目前存在的技术难题,并指出了未来研究的发展方向。     

管道检测机器人乒乓供电管理系统设计

油气输运管道内部探伤的管道机器人是工业特种机器人研究领域中热点,机器人在管道内作业过程中续航能力取决于机器人能量的如何获取和供电管理系统。本文针对此类问题设计并实现了管道机器人的自主发电,双电池组乒乓储能和供电的的管理机制,在两块电池一供一备的模式中,能够有效解决两块高能量锂离子电池之间充电、供电和电量检测自动切换,实现了双电池组的高效管理模式。     

磁耦合谐振式无线电能传输系统传输损耗的研究

相比于传统的有线充电,无线充电是一种更加方便和可靠的充电方式,在电动汽车、生物医学等领域具有较为广泛的应用前景。然而传输效率的低下却限制了无线电能传输技术的进一步推广。磁耦合谐振式做为一种最主要的无线电能传输技术,其主要由高频电源,补偿结构,磁耦合结构以及整流滤波四部分构成。目前磁耦合谐振式无线电能传输系统的传输效率分析时大多仅考虑磁耦合结构的损耗,对系统中高频电源以及整流滤波的损耗考虑欠少。文章在预定效率以及恒功率条件下计算磁耦合谐振式无线电能传输系统中各部分损耗与互感之间的关系,寻求满足系统要求的互感值。最后设计了一套传输功率为1000W,传输效率为85%的磁耦合谐振式无线电能传输系统,实验结果表明文中的损耗计算方法具有较高的准确性。本文研究结果为无线充电系统分析及性能改善起到积极推动作用。     

计及风-光-蓄多电场竞价的电动汽车购电策略研究

大电网供电以火力发电为主,未来大规模电动汽车从大电网购电不能满足电动汽车低碳出行的理念,且充电费用昂贵。为了有效地解决这一问题,提出了一种风-光-蓄多电场参与日前市场竞价,通过与国网公司签订过网合约对电动汽车进行供电的电动汽车购电新策略。首先,针对充电方式不同的电动汽车进行负荷建模;而后,以电动汽车用户购电成本最小为目标建立购电策略优化数学模型,通过含有随机变异粒子的改进粒子群算法得到最终的购电策略。仿真结果表明,与传统模式和非竞价模式的购电策略相比,利用所提购电策略,各充电类型的电动汽车用户购电成本均有所降低,有助于推动清洁能源电场和电动汽车的发展。     

电动汽车动态无线充电系统导轨切换时的脉冲同步控制策略

采用分段导轨控制的电动汽车动态无线充电系统在导轨切换时,会出现系统的输出功率和系统效率骤降,甚至远低于期望值,不能满足系统输出功率要求。文中通过对电动汽车导轨切换过程的暂态分析,计算导轨切换时相邻导轨线圈所在逆变电路的时钟脉冲信号同频同相和同频不同相时,输出功率的变化,得出结论:相邻导轨线圈所在逆变电路的时钟信号相位差是造成导轨切换过程中输出功率和效率骤降的原因。提出了一种电动汽车动态无线充电系统导轨切换时的脉冲同步控制策略,有效地改善了电动汽车动态无线充电系统在导轨切换时输出功率和系统效率骤降以致不能使系统正常运行的情况。最后,通过仿真和实验验证了时钟脉冲信号同步的重要性和该控制策略的有效性。     

基于电动汽车供电资源态势感知的台区负荷弹性调度策略

考虑电动汽车、空调负荷等柔性负荷的无序接入对电网造成的不利影响,提出一种计及电动汽车供电资源态势分析的台区负荷弹性优化调度方法。首先,对电动汽车的充电需求进行概率预测,通过量化分析电动汽车负荷的特性指标,提出了台区电动汽车供电资源的态势感知模型,通过集成学习算法训练进行供电资源态势评估;接着,基于供电资源态势感知情况提出对电动汽车充电需求进行弹性伸缩的优化调度策略,将电动汽车充电需求与空调负荷削减量作为控制量,建立带弹性约束的多目标调度计划优化模型,采用改进多目标粒子群算法求解得到优化调度计划;最后,通过台区算例分析验证了所提优化调度方法能实现对电网负荷的削峰填谷,协调解决柔性负荷需求与资源闲置状态下存在的冲突,对电动汽车充电和空调用电负荷进行有序调度,以实现供电资源利用率最大化。