计及谐波和死区影响的IPT系统时域建模与软开关特性分析

LCC-S补偿感应电能传输(IPT)系统的原边逆变桥输出电流包含丰富的谐波分量,采用传统的基波分析法进行分析会带来较大的误差。针对该问题,文中考虑谐波和死区的影响,将谐波含量少的线圈支路用基波模型近似表示,保留富含谐波的输入脉冲激励电压,在基波模型基础上建立简化的时域分析模型。基于该时域模型,对系统参数进行优化,实现开关管的零电压开关(ZVS)。最后,搭建了1 kW实验样机,实验结果验证了所提模型的准确性,系统在宽工作范围内实现了ZVS软开关,当输出功率100 W以上时系统效率均高于90%,且最高效率达到95.6%。     

用于WPT系统的一次侧失谐SS型补偿拓扑及其参数设计方法

无线电能传输系统的拓扑需在宽耦合系数范围内具有平稳传输功率的能力,传统的全谐振串串补偿拓扑对耦合系数较敏感,功率波动程度较大,不适合用于耦合系数变化剧烈的场合,且存在轻载安全问题。本文提出一种一次侧失谐的串串补偿拓扑,分析在一次侧失谐情况下的系统传输功率特性,结果表明该拓扑具有较强的抗偏移能力,且不存在轻载安全问题。考虑额定功率和功率波动程度两个约束条件,对补偿拓扑的相关参数进行设计,并对全谐振拓扑和失谐拓扑进行补偿电容容值及电池荷电状态(SOC)的敏感性对比,讨论一次侧失谐设计对谐振腔效率的影响。最后搭建150W的实验平台,对该抗偏移特性进行验证。实验结果表明在两倍的耦合系数变化内,系统的输出功率波动程度能保持在20%以内,且系统效率维持在76%以上。     

具有平面灵活供电特性的三极板SCC-WPT系统

单电容耦合无线电能传输(single capacitive coupled wireless power transfer,SCC-WPT)技术主要通过一对极板即可实现无线电能传输，不仅可以减少耦合机构的极板数量，还可以消除耦合机构极板之间的交叉耦合电容，因此，该技术在二维平面移动设备的无线供电应用中具有较好的灵活性。基于该技术，文中提出一种可为二维平面上移动设备灵活供电的三极板SCC-WPT系统。通过分析三极板耦合机构的等效模型及绝缘介质对极板间互容的影响，给出系统的受控电压源等效电路及系统的谐振条件；结合耦合电容CM和互容系数kc给出系统的参数设计方法。最后通过实验验证提出的三极板耦合机构及系统参数设计方法的可行性和有效性。实验结果表明，负载在平面上任意位置传输性能基本不变，且功率保持稳定。相比于传统的SCC-WPT系统，该文利用新增的一块极板可以增加对地耦合电容，克服了杂散电容对系统的影响，提高了系统的性能稳定性和鲁棒性。研究成果可为二维平面移动设备的静态和动态无线电能供电提供新的方式。     

空气等离子切割机引弧策略

空气等离子切割机的传统引弧控制策略为恒流控制,导致引弧电阻功率等级高且需要实时采样引导弧电流。提出了改进的引弧控制策略,无需检测引导弧电流即可增加引导弧电流线性,在保证引弧成功率的前提下,极大降低了引弧电阻的功率等级,并减少电流传感器的使用,降低成本,同时能灵活调节引导弧的强烈程度。实验结果验证了改进的引弧控制策略的理论分析以及实用性。