基于频率切换实现电池恒流和恒压充电的LCC-S补偿WPT系统研究

无线电能传输WPT(wireless power transfer)系统具有安全、方便、美观等性能优势,已逐步渗入到人们的日常生活中。在电池充电应用中,通常期望WPT系统能够在零相角ZPA(zero phase angle)条件下实现负载无关的恒流和恒压充电功能。提出了一种基于频率切换的LCC-S补偿WPT系统及其参数设计方法,可使系统在2个不同的ZPA频率点分别实现负载无关的恒流和恒压充电输出,无需改变电路拓扑结构。设计的LCC-S补偿WPT系统接收侧仅有一个补偿电容,确保了WPT系统接收侧紧凑性。最后,搭建了一台充电电流和电压分别为3 A和50 V的实验样机,验证了本研究中WPT系统的合理性与实用性。     

高抗偏移集成LCC-S型无线电能传输系统研究

为了进一步提高LCC-S型无线电能传输(WPT)系统的抗偏移性能,设计了一种高抗偏移集成LCC-S型的WPT系统。首先,通过对集成LCC-S型电路进行分析,得出集成LCC-S型电路内3个耦合系数与电压增益的关系。其次,在Ansys Maxwell软件上对所选耦合机构进行仿真,初步证明了集成LCC-S型具有优越的抗偏移特性。最后,搭建了一台150 W的实验样机,实验结果证明了集成LCC-S型系统能够在偏移较大范围内实现恒压输出,证明了系统抗偏移特性的有效性。     

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.     

基于自激逆变器的无线电能传输系统

为了降低无线电能传输系统(WPT)的复杂度,设计了一款自激式逆变电源,无需数字控制器和脉冲宽度调制(PWM)信号发生器即可实现开关管的零电压开通和零电压关断,同时具有频率跟踪功能,极大地简化了逆变电源的设计。同时,为了避免WPT系统的发射回路在互感M=0的情况下出现串联谐振短路的问题,采用并-串型(PS)型拓扑来设计WPT装置,同时可以使WPT系统具有恒压输出特性。详细分析自激逆变器和PS型WPT系统的工作原理,通过仿真分析证明了自激逆变电路的有效性以及PS型系统的恒压输出特性。实验结果显示,在传输距离为7cm的情况下,当负载电阻变化200%时,WPT系统的输出电压变化率仅为2.6%,表明所设计的PS型WPT系统的输出电压对负载变化有较强的鲁棒性。     

基于LCL-S型无线电能传输系统效率优化研究

由于LCL-S型无线电能传输(WPT)系统具有初级恒流输出特性以及次级恒压输出特性,故其已经在WPT系统中得到了广泛应用。但是,在系统轻载时,逆变器输出电流存在畸变,此为LCL-S型WPT系统的固有缺点。针对此问题,在不影响WPT系统原特性的基础上,此处提出两种改进方法,并分析改进后系统的工作原理以及可取得的良好效果。最后,通过仿真分析和实验证明理论分析的正确性。     

二维平面具有抗偏移恒压输出特性的感应式无线充电系统研究

为了降低感应电能传输(inductive power transfer,IPT)充电系统反馈控制的复杂性,增强系统耦合机构抗偏移能力的同时保证系统恒压(constant voltage,CV)输出,该文基于LCC-S与S-LCC拓扑电路特性提出LCC-S与S-LCC混合拓扑电路并分析其抗偏移恒压输出特性;选取double-D quadrature(DDQ)结构线圈作为耦合机构,并提出抗偏移参数设计方法,以实现系统二维平面抗偏移恒压输出。此外,该方法还具有以下明显优点:无需复杂的反馈控制,几乎没有无功输入。最后,该文搭建1k W系统原理样机,在横向和垂向考察抗偏移恒压输出特性。负载在45~120Ω范围内变化时,系统输出电压波动始终介于设定的5%以内,在选定的线圈参数条件下,线圈横向最大偏移50%,而线圈在垂向最多可减小23.33%。实验结果表明该方法有效且可行。     

具有可变增益恒压特性的双线圈无线电能传输系统补偿网络设计与分析

为了实现具有恒压特性的双线圈无线电能传输(WPT)系统中补偿网络的优化设计,该文在变压器T网络模型基础上定义等效耦合系数k_r与等效变比n₁,为双线圈WPT系统的高阶补偿网络设计与分析提供一种新方法。首先建立变压器T网络等效模型,给出具有恒压特性的串联-串联(S-S)型双线圈WPT系统元件参数表达式。其次结合等效耦合系数与等效变比,提出具有可变增益恒压特性的串联/并联-串联(SP-S)型与串联/并联-串联/并联(SP-PS)型双线圈WPT系统的补偿网络参数确定的新方法。在此基础上,考虑寄生电阻对系统传输特性的直接影响,以WPT系统的电压增益稳定性与传输效率为指标,得出不同等效参数下传输特性表达式,推导出在线圈偏移情况下最佳等效参数k_r与n₁的表达式,为WPT系统的补偿网络的优化设计提供理论依据。最终通过实物实验验证所提系统的恒压输出特性及其参数设计方法的正确性和有效性。     

离散时间迭代的LCC-S型无线电能传输系统建模及稳定性分析

为了建立LCC-S型无线电能传输(WPT)系统的模型并分析其稳定性，采用离散时间迭代的思想，建立了开环控制模式下LCC-S型WPT系统的模型，该模型可以描述系统的连续动态特性。在此基础上，进一步推导了电压型比例积分控制LCC-S型WPT系统的离散时间迭代模型，同时利用Pade近似将延时时间纳入数字控制系统。基于雅可比矩阵特征根的稳定性分析评估了控制器参数、延时时间和主电路参数对系统稳定性的影响，准确预测了系统的稳定范围。同时利用特征根预测了系统不稳定时的振荡周期。然后，对稳定边界受控制器参数和主电路参数变化的影响进行了研究。此外，将LCC-S型WPT系统的EDF模型、GSSA模型和离散时间迭代模型进行临界稳定预测值的对比。最后，仿真和实验验证所建立模型和稳定性分析的正确性。     

3 kW恒压输出ICPT系统设计与软启动控制

补偿拓扑不但会影响ICPT系统的ZPA和输出特性,而且决定了松耦合线圈电流形状和谐波含量。与传统补偿拓扑设计仅考虑ICPT拓扑输出特性不同,在对比了S-S、LCC-S和LCC-LCC三种恒压输出补偿拓扑谐波电流抑制能力的基础上,以LCC-LCC为对象,详细讨论了松耦合线圈的设计、补偿参数的优化和软启动控制。为了验证理论分析和解决方案的有效性,面向特种应用,研制了一款270 V输入、270 V恒压输出、传能30 mm、弧长l=268 mm的ICPT原理样机。实验结果表明,样机不但实现了270 V的恒压输出和ZPA,而且峰值效率和满载效率分别高达95.21%和94.8%,研究和设计具有正确性和先进性。     

恒压输出多负载无线电能传输系统分析与设计

为解决谐振式多负载无线电能传输WPT(wireless power transfer)系统输出的负载敏感性问题,首先基于电路理论,研究恒压输出单负载WPT系统二端口网络在输出特性与负载无关时的电路参数关系,剖析了阻抗匹配网络的工作原理,由此构造出一种级联式负载无关性多负载WPT系统,并对该系统的传输性能作进一步分析。然后,应用有限元分析软件确定DD线圈和屏蔽磁芯的最优尺寸。最终,搭建一台恒压输出四负载WPT系统实验样机,验证了理论的正确性和系统的可行性。所提系统不含补偿电感,无磁饱和现象,阻抗匹配网络体积小,性价比高。     

基于生命周期评价的不同电源对环境影响的比较

用生命周期评价方法对工业固体废弃物焚烧发电、生物质气化发电、风力发电、天然气燃气蒸汽联合循环发电等几种电源型式对环境的影响,进行了编目分析,计算了其污染物排放量,并且都与燃煤发电进行了比较。     

基于串口通信的DSP在线烧写技术研究

为了解决DSP嵌入式系统某些特殊应用场合升级不方便、维护困难的问题,提出了一种基于串口通信向片内Flash在线烧写程序的方法.描述了该在线烧写方法的基本思想和实现步骤,并结合工程实际需要,优化了接收升级指令的时机,并在片内Flash设置应用程序备份区,进一步提高了烧写的可靠性和安全性,增强了系统的容错性和自愈恢复能力.实验结果表明,该方法有效可行,方便可靠,相比于传统基于JTAG烧写,可摆脱仿真器进行程序升级,提高了嵌入式系统的可维护性.     

基于微位移的超分辨重建技术研究

CCD图像传感器广泛用于图像采集,受其内部结构和外部条件的影响,采集到的图像质量不能满足人们的需求,通过硬件改进提高图像质量面临经济与技术两方面的难题。为此本文利用多幅微位移图像间的冗余信息重建出高分辨率图像,既低成本又易实现。针对CCD与目标物间有相对微位移来获取序列低分辨率图像的情况,采用一种解线性方程组的方法对采集到的4幅微位移图像进行重建,并对这种算法进行优化。实验结果图可清晰地看到重建图像可分辨更多线对,高频信息量增加,算法具有较好的效果。     

基于PMU的状态估计的研究

传统的状态估计是基于单相纯正弦模型的,但实际电力系统的三相并不是完全对称,这就导致了传统的状态估计存在着固有的误差.随着基于GPS同步相量测量单元(PMU)的应用和计算机技术的发展,该文提出了一种以PMU为基础的三相状态估计和谐波状态估计算法以消除这种固有误差.利用PMU的电压幅值测量值和相角测量值与SCADA原有的测量值构成的混和量测系统一起用于状态估计,从而提高网络的可观测性及状态估计的精度,来弥补传统状态估计的不足.所以这种算法可根本解决系统三相不平衡和状态向量非纯正弦带来的误差问题.最后讨论了对该算法的评估方法.     

基于光生物效应的办公空间采光研究初探

该文将办公室天然采光与光生物效应相结合,通过分析在不同光气候、季节时段、采光口朝向、亮度水平的天然采光条件下,人眼瞳孔大小、主观感受等变化规律,研究在光生物效应作用下,天然光的光色（光谱分布）、光照强度（亮度）与人的视觉心理生理变化之间的关系,整理在不同光色下瞳孔变化与亮度水平函数关系式,以期能提出符合节能要求、有利于办公人员身心健康及提高工作效率的办公空间采光环境方案,完善办公空间天然采光的健康模式,从而进一步促进绿色照明和健康照明。     

基于Linux的SCADA系统后台服务器的研究

随着微机技术的不断发展，以Linux为代表的自由软件越来越多地应用于各个领域。针对自由软件Linux应用到电力SCADA系统后台服务器中这一课题进行了可行性研究。通过与传统的Unix工作站后台服务器相比较，提出了基于PC／Linux的SCADA后台服务器。     

基于SOPC的舵机控制器研究

研究一种开放式全数字舵机控制器。控制器采用了全数字三闭环控制,实现了舵机位置伺服控制功能,其中位置环采用PID参数模糊自整定的算法,电流环、速度环作为内环采用PI调节的算法,并对采用PID参数模糊自整定的算法和传统PID算法所得的结果进行了对比分析。实验结果表明,系统有较好的鲁棒性和动、静态性能,可达到位置跟踪效果。     

基于TMS320C6747的SVPWM实现方法研究

空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation)是逆变系统设计的是重要方法之一,本文详细介绍了SVPWM方法,探究了使用数字信号处理器TMS320C6747生成SVPWM波的方法和实现过程。对SVPWM实现的软件和硬件均进行了设计,并在此基础进行了实验,实验表明该逆变系统的具有良好的可行性、有效性和可靠性。     

基于CORBA实现OPC技术探索

OPC（过程控制中的对象链接与嵌入技术）是工业控制和生产自动化领域中硬件和软件之间的接口标准，近年来在电力系统广泛应用。它是一种基于DCOM（分布式组件对象模型）的技术。由于DCOM的平台相关性，不利于OPC技术的进一步应用。而代表分布对象技术主流的CORBA（通用对象请求代理体系结构）技术具有跨平台、语言无关等突出优点，本文尝试采用CORBA技术实现OPC技术。探讨了基于CORBA实现OPC技术的解决方案，通过具体的实现过程展示了方案的可行性，并通过测试用例和应用实例验证了方案的实用性和有效性。基于CORBA实现OPC技术，将大大提高OPC技术跨平台、跨语言应用的能力，使其成为一种更广泛适用的标准。     

绝缘栅双极晶体管模块过电应力的研究

通过频率试验和阻断电压试验,研究了过电应力对ＩＧＢＴ模块的影响;利用扫描电镜（ＳＥＭ）和液液晶（ＬＣ）技术,对失效模块的失效机理进行了分析;报道了试验结果及失效分析结果。