CPT系统能量与信号混合传输技术

针对感应耦合电能传输(CPT)系统中的信号传输问题,提出一种基于能量通道的数字信号传输方法。该方法通过切换谐振逆变器开关管的软开关周期来对数字信号进行调幅调制,电能接收端在通过功率调节单元接收电能的同时,提取调制信号特征并进行信号复原,在不改变感应耦合电能传输系统主电路拓扑结构的情况下,实现了传输数字信号。介绍了信号传输原理,分析了功率与信号混合传输特性,以及和信号传输效率之间的关系,并进行了实验验证。     

基于半桥逆变器的无线供电系统效率优化研究

为了降低磁耦合谐振式无线供电系统中的线圈损耗,提升系统的能量传输效率,提出了一种基于半桥逆变器的无线供电系统,该系统可在不影响电压增益的条件下对系统发射线圈和接收线圈中的电流大小进行优化.同时提出了通过调节半桥逆变器导通占空比,使系统电流分配和能量传输效率达到最优的控制方案.实验表明,所提出的电路拓扑和效率优化方案可有...     

谐振耦合式电能无线传输系统效率研究进展

谐振耦合式电能无线传输技术是有别于感应耦合式电能无线传输技术的一种新型技术,能实现供电设备和用电设备之间的中等距离电能传输。介绍了谐振耦合式电能无线传输技术的工作原理,对影响谐振耦合式电能无线传输系统传输效率的因素进行了分类研究,并给出了提高系统传输效率的方法。指出在实际应用中,要实现系统的最大效率传输,就要确定合适的电路工作方式、谐振频率和线圈参数。     

一种中距离无线能量传输系统的频率特性

磁谐振耦合式无线能量传输系统的工作频率直接影响到系统的效率和最大传输功率。对一种工作在数百千赫兹频率段的磁谐振耦合式无线能量传输系统进行频率特性研究,基于该无线能量传输系统在不同传输距离条件下线圈自感和互感参数建立无线能量传输系统的Simulink模型。研究无线能量传输系统工作频率变化时系统的频率-效率和频率-输出功率特性。根据系统的频率特性提出了一种通过调节系统频率控制输出功率的方法,并通过仿真和实际电动汽车动力电池组恒流充电验证了该方法的有效性。     

基于Π-S复合谐振的ECPT系统及其调谐控制

电场耦合型无线电能传输技术是一种以高频电场作为能量介质的无线电能传输方式。为解决耦合机构的高压激励需求与高频电能变换环节中开关管的低压需求之间相互制约的矛盾,提出一种发射端采用Π-CLC谐振电路,拾取端采用S型串联补偿的Π-S型电路拓扑。在分析Π-CLC谐振电路特性的基础上,给出具有发射极板间电压泵升效果的谐振电路参数配置方法,并针对传输距离变化引起的系统传输性能下降的问题,提出一种基于相控电感的无级调谐方法。可实现传输距离在1~5mm范围内变化时系统始终工作在谐振状态,提高了系统的功率因数和稳定性。仿真和实验结果验证了所提出的电路拓扑及调谐方法的有效性和正确性。     

单管无线电能传输系统主电路参数的优化设计

常见的单管逆变电路只能在开关管开通或关断期间实现能量传输。本文提出了一种单管感应耦合式电能传输系统,该系统不仅可以实现零电压开通和零电压关断,而且在两种开关状态下都能传递能量。为了使该设计方案能够高效、稳定地传输能量,给出一种基于电压传输特性的主电路参数设计方法。在对主电路进行动态分析的基础上,对其谐振网路进行了等效变换,得出系统的电压增益函数。在优化原副边谐振频率的过程中得出了开关管实现ZVS的条件和系统实现最大电压增益的参数配置。完成了系统全局最优设计。最后通过仿真和实验验证了设计的正确性。     

基于谐振耦合式无线能量驱动电机系统设计

谐振耦合式无线能量传输是一种新的非接触式能量传输技术,能实现无线能量驱动电机.该文从电路耦合模型出发,分析系统传输功率与系统参数之间关系,从而对线圈进行了优化设计,使其达到最佳传输效果.最后设计了一台实验样机,该样机利用两个相同频率的谐振铜线圈产生强耦合,使电能以无线传输的形式实现了在一定距离范围内驱动直流小电机.实验结果验证了该设计方法有效性.     

基于单线圈双谐振结构的无线携能通信系统架构研究与设计

无线能量与无线信号的同时传输是目前无线电能传输系统研究的热点。本文以单线圈双谐振磁耦合结构为研究对象,构建系统模型,推导能量传输频率点的Q值、信号传输频率点的带宽、以及能量谐振通道与信号谐振通道之间的串扰公式。从兼顾能量传输性能和信号传输速率的角度,分析基于单线圈双谐振结构的无线携能通信系统电路参数设计的影响因素,给出电路参数的设计方法。最后,搭建仿真模型和实验平台,对所提出的电路参数设计方法进行验证。     

LCL谐振型感应电能传输系统软开关方法研究

LCL谐振型感应电能传输(IPT)系统由于受到副边反射阻抗的影响,系统的软开关频率会随着负载的变化而发生漂移,甚至出现消失的情况。针对上述问题,利用互感耦合建模分析方法,研究了LCL谐振网络的参数匹配,得出了使系统存在软开关频率点的参数边界约束条件,并利用数值方法研究了系统在变负载情况下的频率特性。基于理论分析,提出了一种自激振荡反馈式频率跟踪方法,可以使逆变器的工作频率跟踪系统的软开关频率,搭建了实验系统对理论分析和频率跟踪方法的有效性进行了验证。     

感应耦合电能传输系统中能量与信号反向同步传输技术

针对感应耦合电能传输(ICPT)系统电能与信号同步传输方法中信号反向传输的优化问题,在深入分析已有文献的基础上,采用信号并联注入、串联拾取的能量信号反向同步传输拓扑,并提出其参数设计方法。该拓扑充分将ICPT系统的谐振电感考虑到载波信号发射电路中,增强信号发射强度;通过LC谐振回路的选频滤波及放大作用提升信号接收强度;同时,基于交流阻抗分析法对拓扑参数进行了建模分析和优化设计。最后,通过仿真和实验验证了拓扑及参数设计方法的可靠性与有效性。     

1 MHz并联型谐振逆变器锁相环设计号性能分析

提出一种实用的固态兆赫级感应加热电源锁相环设计电路,对其锁相时间、捕捉时间以及系统的稳定性能进行了验证,并利用该电路对并联谐振逆变器进行控制,使得功率MOSFET实现零电流零电压开关。逆变器的工作频率跟踪系统固有谐振频率,使该电源始终运行在负载功率因数近似于1的准谐振状态。     

磁耦合谐振式无线能量传输系统负载特性研究

介绍了磁耦合谐振式无线能量传输系统工作原理,通过分析原理及实验条件约束选择初级串联拓扑结构,并对次级串联和并联拓扑结构进行了理论分析,探究负载阻抗对接收功率和传输距离的影响。设计并实现了一种磁耦合谐振式无线能量传输系统,通过实验验证了理论分析的有效性,并对实验结果进行了综合分析。     

感应耦合电能传输系统软开关死区时间优化

谐振网络为感性并且合理设置逆变器的死区时间能够保证感应耦合电能传输系统的软开关运行。针对死区时间设置问题展开研究提出一种在全负载和全频率范围内实现软开关的死区时间优化设计方法。首先,建立感应耦合电能传输系统系统数学模型,简述其工作原理。其次,详细分析功率场效应管开关过程中其结电容的充放电过程以及体二极管的续流过程。研究表明最优死区时间应该介于结电容放电完毕之后和体二极管续流结束之前。然后,讨论死区时间的优化设计方法。最后,对一台57 W的感应耦合电能传输系统实验样机进行死区时间优化设计。实验结果表明,基于此设计方法感应耦合电能传输系统的功率场效应管能够实现软开关。     

计及系统性能提升的谐振式无线充电开关器件死区优化

针对双边LCC谐振式无线充电的逆变器金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)死区时间设置影响传输功率及效率的问题,提出了一种适用于其拓扑结构的死区优化设计方法。首先建立了双边LCC谐振式无线充电系统的数学描述,并简述其运行模态,推导出次级侧补偿电容与输入感性阻抗的量化规律。然后据此提出了一种死区时间优化设计方法,以实现与无线充电系统特性密切相关的逆变器软开关。最后,搭建了一套实验平台,实验结果表明,此优化设计方法可确保逆变器运行完全实现软开关,提高了无线电能传输功率及效率。     

磁耦合谐振式无线电能传输的关键技术研究

介绍无线电能传输的分类,从阻抗匹配、频率跟踪、高频逆变器设计、谐振线圈设计等方面论述了磁耦合谐振式无线电能传输的关键技术。同时分析了电路理论建模、耦合理论建模、二端口网络建模等建模方法,并对磁耦合谐振式无线电能传输的发展趋势进行了展望。     

磁耦合双模无线电能传输系统研究

磁耦合感应式无线电能传输(MCI-WPT)感应区域传输效率高,而磁耦合谐振式无线电能传输(MCR-WPT)谐振区域传输效率高,为解决两者优势不可兼得的问题,提出磁耦合双模无线电能传输(MCB-WPT),引入转换开关组,实现磁耦合无线电能传输系统拓扑结构可控,使其可工作在MCI-WPT和MCR-WPT双模式下,在一定范围内,实现最佳能量传输。建模分析MCI-WPT与MCR-WPT传输效率与传输距离的关系;提出MCB-WPT方案,建立其传输效率模型,并给出MCB-WPT系统设计方法和控制策略。实验证明,MCB-WPT在感应区域和谐振区域均可获得较高传输效率。     

磁谐振式能量与信息双向传输技术研究

针对双通道能量与信息无线传输的电磁环境复杂、相互干扰严重等问题,提出了一种单通道能量与信息传输技术。在磁耦合谐振能量无线传输技术的基础上增加信息无线传输回路,实现了单通道能量与信息双向传输。利用阻波网络将能量传输回路和信息回路隔离,便于配置双谐振点以提高系统性能。通过理论计算,配置了传输系统参数,并借助PSpice进行了仿真,仿真结果验证了能量与信息传输的有效性。在能量传输频率200 kHz,信息载波频率4.3 MHz的情况下实现了100 kHz数字信号的传输。     

新型多负载变拓扑感应耦合电能传输系统

为解决传统多负载感应耦合电能传输(inductively coupled power transfer,ICPT)系统存在的问题,提出一种新型多负载变拓扑感应耦合电能传输系统。该新型ICPT系统主要采用可变拓扑的高频逆变器,通过检测负载信息,系统可根据任一时刻供电负载的数量,自动改变逆变器工作结构,只让需要供电的负载所对应的原边线圈处于工作状态,从而基于"点对点"模式实现负载高效无线供电。仿真与实验验证了该新型多负载变拓扑感应耦合电能传输系统的可行性,对桌面多负载无线供电领域的设计与应用有着广泛的应用指导意义。     

基于新型双开关逆变器的感应加热电源研究

为解决传统感应加热电源桥式逆变器控制策略复杂,开关损耗大以及输出谐波分量大的问题,提出了一种新颖的双开关逆变器。该逆变器仅含两个开关器件,采用推挽式(push-pull)互补导通控制方式,并利用LC串联谐振实现电路的能量交换,以达到简化电路拓扑,改善输出波形,减少谐波分量的目的。对双开关逆变器的工作原理进行了详细分析和PSPICE仿真,在此基础上设计了一台1kW/25kHz的实验样机。仿真和实验结果证明:与传统桥式逆变器相比,新型逆变器具有更优良的性能。     

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。