LC移相补偿在无线传能系统性能提升中的应用

为提高无线电能传输系统中电能传递的功率和传递的效率,文中对LC谐振式无线传能电路中采用移相控制技术后的能量传输情况做了研究。简单介绍了LC移相补偿的原理,在Simulink平台下仿真了移相控制下发射端和接收端之间的耦合磁场随移相角的变化情况,并通过实验测量了不同移相角下的电压、电流参数。由仿真和实验结果可知当在区间0-π⁄2时,增加移相角度,接收端功率增加;当移相角度为π⁄2时,接收端功率达到最大,在区间π⁄2-π时,增加移相角度,接收端功率减小;当移相角度为π时,接收端功率降为最低。综上可知移相控制在无线传能系统中可以提升其传输功率。     

配电终端无线公网通信状态监测方法研究

无线公网通信是当前配电自动化主流的通信方式之一,配电终端配套安装无线通信模块后可以和配电网主站系统进行数据交互。公网通信依托于运营商网络,容易出现网络状况不佳的情况,而且模块长期在户外运行,周围存在各类电磁干扰,模块和SIM卡存在一定的故障率,导致通信异常。通过将无线通信的状态特性与配电物联网技术相结合,提出了一种切实可行的状态监测及评估方法,实现对配电网无线通信实时状态的监控、异常的准确定位和运行状况的分析,能有效提升配电自动化无线公网通信的可用性。     

物联网柔性电子设备的无线电能传输技术研究

分析了物联网柔性电子技术的实际应用需求及存在的能源供给问题,提出可采用无线传能技术解决能源供给问题。目前对柔性电子系统中无线电能传输技术的研究主要集中在设计高性能的柔性天线和实现特定应用场景下的柔性系统无线充电功能。无线电能传输技术可以很好地匹配柔性电子设备的能源供给需求,是未来柔性电子设备供能的优选方式。在今后的技术发展中可从柔性设备制造工艺、柔性新材料、柔性无线传能装置的能量传递效率等方面进行突破。     

基于OPNET的智能变电站网络性能优化建模与仿真分析

智能变电站网络性能对变电站继电保护的实时性、信息传输的完整性和应用的有效性有直接影响。从仿真建模角度探究智能变电站网络实时性,为变电站通信网络系统运行提供分析手段和优化方法。首先剖析智能变电站通信网络系统结构,利用OPNET模拟智能变电站通信网络运行场景。接着在深入分析智能变电站通信网络实时性情况的基础上,提出基于DiffServ机制的交换式局域网网络性能优化方案。最后通过OPNET仿真平台模拟和分析该方案的运行场景。结果表明所提方案能够有效提高智能变电站的网络性能。     

基于全局负载牵引的兆赫兹恒压输出无线电能传输系统优化设计方法

近年来无线电能传输技术在消费电子领域得到广泛应用,而接收端的恒压/恒流输出特性可以显著简化负载功率的控制。兆赫兹（MHz）无线电能传输系统由于其各环节复杂的阻抗特性,使得千赫兹系统中常用的恒压/恒流拓扑设计难以达到其应有效果。本文详细分析了E类兆赫兹无线电能传输系统的各部分特性,提出一种基于全局负载牵引的系统优化设计方法。该方法在结构上仅需在发射端增加一枚电容即可实现接收端的恒压/恒流输出,同时使得系统效率在负载变化时稳定在较高水平。最后,搭建了工作频率为6.78 MHz 的20 W、10 V恒压输出的无线电能传输系统样机,并与传统单点负载优化设计的系统进行比较。该系统在5 Ω-20 Ω的负载变化范围内电压浮动范围在1 V以内,效率保持在76%-84%,实验结果证明了所提方案的有效性。     

无线电能传输中的高频阻抗匹配特性分析

磁谐振式无线电能传输技术是基于磁谐振耦合现象利用近区磁场进行非辐射性、中距离输电的新技术。阻抗匹配技术在无线电能传输中广泛使用,用以增加传输距离,提高传输效率,使负载获最大功率。常规变压器适于在低频下作阻抗匹配,高频时磁芯容易饱和发热,降低传输效率。使用传输线原理绕制的变压器通过线间电感和电容耦合传输能量,可用于高频传输,亦可在无线电能传输系统中使用。文章分析了无线电能传输阻抗匹配原理,分析了传输线原理绕制的变压器匹配特性,使用高频变压器进行了无线电能传输的比较实验。实验结果表明高频变压器可用于无线电能传输,匹配得当时,增加传输距离的同时,可保持传输效率和最大输出电压,是提高无线电能传输性能的一种可选方法。     

便携式设备无线充电技术发展及关键技术

随着无线电能传输技术的不断发展,其在便携式设备中展现出良好的应用前景。相比传统的有线充电,便携式设备无线充电的方式具有灵活、便捷、高通用性等优点,但在实际应用中又存在其特殊性。为此,该文对便携式设备无线充电技术的发展现状进行了梳理,首先介绍了现有的便携式设备无线充电产品的主流标准;然后给出了系统的基本结构,并归纳了其特点;接着根据上述特点从平面线圈设计、空间无线电能传输、异物检测、多负载、电磁问题等方面论述了便携式设备无线充电关键技术的研究现状;最后展望了便携式设备无线充电技术今后进一步的发展方向。     

自动导引车无线充电系统中发射线圈优化设计

为解决无线充电系统中线圈间耦合系数小、充电效率低的问题,提出一种在不同传输距离下发射线圈和接收线圈半径匹配的优化设计方法。首先建立了该无线充电系统的等效电路,推导出传输效率与互感和线圈内阻的关系;其次对平面环形线圈进行等效建模,得到了两共轴平行圆线圈间的互感公式;然后在特定接收线圈下,利用线圈间互感公式和有限元仿真得到了平均半径比与传输距离的关系,并在自动导引车的充电距离下,优化设计了发射线圈的内外半径;最后对优化前后发射线圈进行了对比实验。实验结果表明,优化后发射线圈可以明显提升系统的传输效率,从而验证了所提设计方法的正确性。     

多相并联的15 kW无线电能传输系统

设计了一种耦合电感的循环级联方法来实现多相逆变之间的电流平衡,并分析了耦合电感参数对系统性能的影响;对多相并联下系统主要的功率损耗进行了分析,以解释在大输出电流条件下多相系统具有较低损耗的原因,开发了6相D类半桥逆变并联的原型机对系统性能进行验证。实验表明该方法能够将相间电流不平衡控制在较好的范围之内。使用2个外边长90 cm×70 cm的4圈的平面矩形螺旋线圈,在距离20 cm时进行无线电能传输。当接收端整流桥后的6.87Ω负载上获得15 k W的功率时,测得发送端直流输入到接收端直流负载的DC-DC效率为94.7%。     

磁场耦合无线电能传输系统最大功率要素分析

针对无线电能传输系统的功率和效率问题,在特定频率下研究了影响无线电能传输系统最大传输功率的若干要素。以磁场耦合单元为核心建立简化模型,包括发射回路、接收回路,以及两个回路之间的磁场耦合单元。分别研究发射回路电抗、接收回路电抗、互感电抗等在单独变化,或协同变化时,如何影响最大功率传输条件,最大功率值和传输效率等。研究发现,不同情况下的最大功率传输条件之间存在内在联系;在发射回路与接收回路电阻乘积较小时,松耦合谐振才能传输最大功率。此结论不依赖于阻抗补偿形式,并且对感应耦合式和磁场共振式无线电能传输系统均适用。仿真和实验结果与理论分析结果一致。