用于非接触电能传输的自适应谐振技术原理

分析了非接触电能传输系统中耦合谐振电路的特性,着重探讨了谐振状态对提高传输功率和传输效率所起的重要作用,进而提出了基于锁相环的自适应谐振控制策略。通过对逆变器输出电压、电流的检测和计算得到相位差,输入到PI调节器和振荡环节对逆变器的驱动频率进行调整,经过一段暂态过程后,逆变输出电压、电流的相位差为零,从而实现了电路的自适应谐振控制。系统仿真和实验结果表明:基于锁相环自适应谐振控制原理的非接触电能传输系统能够对原、副边所有元件参数的变化进行快速跟踪和调节,使整个系统工作在谐振状态,保证系统始终具有最大的传输功率和传输效率。     

强耦合条件下非接触滑环工作特性分析与控制

非接触滑环系统中旋转变压器工作气隙一般小于10 mm,耦合系数一般大于0.5,属于强耦合条件。在此工作条件下,非接触滑环系统对耦合系数变化敏感度较小,但变换器中谐波含量较大,导致基波近似分析方法误差增加。为此,文中推导出串/串补偿时非接触谐振变换器原、副边电流精确的表达式。此外,为消除3次谐波,采用无中线的三相星形结构。建立了三相系统的数学模型,研究了三相系统的控制策略,并指出采用不对称控制方式调宽时,实现软开关的调节范围比对称控制方式更大。最后,搭建了一台200 W的原理样机,实验结果验证了理论分析的有效性与正确性。     

一种非接触电能传输系统的原边控制方法

为提高非接触电能传输(CPT)系统的传输能力和解决在负载动态变化时系统谐振频率改变的问题,以原边串联-副边并联的拓扑结构的非接触电能传输系统为例,首先确定系统的谐振补偿电容值,然后设计了一种基于单片机的原边控制方法,在此基础上优化了系统参数,使系统在副边负载切换时运行更加稳定,传输功率得到提高。最后通过仿真和实验进行了验证。     

基于非接触滞环调节器和动态基准调节的自激闭环控制策略

提出了一种基于非接触滞环调节器和动态基准调节的自激闭环控制策略,可自动快速响应感应式无线电能传输系统中耦合机构与负载参数的变化,并实现输出电压的精确控制.首先,针对串/串补偿感应式无线电能传输系统,提出基于动态基准调节的自激控制策略.然后,引入相移时间参数描述动态基准的变化,详细分析了动态基准对自激振荡频率与输出电压增益特性的影响,并给出输出电压调控的单调区间与可调输出电压限值.进一步,提出了基于过/欠压状态信息反馈的非接触滞环调节器实现方案,将其与基于动态基准调节的自激控制相结合,实现了输出电压的闭环调节.最后,搭建了一台80 W实验样机,验证了理论分析的正确性与所提控制策略的优越性.     

串联补偿电压型非接触电能传输变换器的研究

对初次级均采用串联补偿的非接触电能传输(Contactless Electrical Energy Transmission,简称CEET)变换器进行了稳态下的建模和分析。给出其应用中的特性表达式,提供了一种对系统容量、输出电压、以及谐振频率等进行估算的较为精确的方法。在耦合系数以及负载变化时,可以通过控制锁相环,使变换器工作在谐振频率点附近,保持较大的电压传输增益和功率,并且实现开关管的零电压开通,减少损耗。最后,通过实验对分析结果进行了验证。     

新型S/SP补偿的非接触谐振变换器分析与控制

非接触谐振变换器的补偿方式直接影响到系统的增益特性和控制特性,是非接触能量传输技术的研究重点之一。考虑到非接触应用场合中的变参数特性,论文提出了一种可适应负载及变压器参数变化的新型的串/串并(series/series parallel,S/SP)补偿拓扑。该补偿拓扑具有增益交点处输入相角为零,且增益交点值固定不随变压器耦合系数而改变的优点。论文对该新型补偿拓扑进行了特性分析;并针对其增益交点处输入相角为零以及增益交点处增益曲线相对平坦的优点,提出锁相环(phase lock loop,PLL)控制和恒频控制2种控制策略。采用所提出的补偿方式,设计了一台PLL控制60 W的谐振变换器和一台1.5 kW恒频控制的原理样机。实验结果与理论分析一致,验证了所提出的新型补偿方式的优点。1.5 kW的样机在10 cm气隙满载条件下效率达到95.2%。     

自激式LLC谐振变换器

LLC谐振变换器可以在全负载范围内实现开关管的零电压开关和二次侧整流二极管的零电流开关,变换效率高。当它工作在谐振频率时,输出电压与负载无关。根据此特点,提出一种LLC谐振变换器的自激驱动方法,采用电流互感器并联电感的方式检测谐振电感电流,从而获得开关管的驱动信号,为了提高开关速度,对驱动电路进行了进一步的改进。针对启动电流过冲的问题,采用一种改进的LLC谐振变换器拓扑。该变换器适用于对输出电压精度要求不高的应用场合,相对于采用专用控制芯片的控制方式,自激驱动方法还具有成本低和体积小的优点。     

基于LCL补偿的多负载移动式感应非接触电能传输系统

针对多负载移动式非接触感应电能传输(inductive contactless power transfer,ICPT)系统的设计与控制进行研究,分析LCL电路的输出特性和阻抗特性,当其电感之比等于1时,其谐振频率与负载无关,满足多负载ICPT的要求;介绍多负载移动式ICPT系统的结构,并建立其等效电路模型,通过对等效模型的分析,提出原副边独立控制的控制策略和补偿电路设计原则,补偿电路要能够实现谐振频率与负载无关,以实现负载可变;分析LCL补偿电路的设计方法,分析副边LCL补偿和串联补偿的区别,当副边品质因数小于1时,LCL补偿输出功率更大;建立多负载移动式ICPT系统的仿真和实验平台,对理论分析和设计方法进行验证。     

以电动机为负载的非接触供电技术

自2007年以来非接触供电技术得到了迅速发展,但以电动机为负载的非接触供电技术研究较少。电动机是强冲击、大范围功率变化的机电负载。因此,在用非接触方式为电动机供电时,供电电压易随电动机运行状态的变化而明显波动。针对这一问题,本文在发射端采用LC补偿、在接收端采用串联补偿的方式,以实现发射线圈恒流特性、接收端稳压特性。介绍了LC/S补偿参数的设计方法,搭建了仿真和实验平台。分别利用LC/S和SS两种补偿方式对电动机直接起动和软起动过程进行了对比实验,结果表明,电动机起动前后,SS补偿方式发射线圈电流相对减小了6.03%,输出电压相对减小了22.48%;而LC/S补偿方式发射线圈电流相对减小了3.85%,输出电压相对减小了12.9%。由此表明,LC/S补偿方式具有更好的稳压和抗冲击特性,适于电动机类负载的非接触供电。     

基于非整周期模式串联谐振变换器控制技术

针对整周期脉冲密度控制串联谐振变换器输出功率效率低、负载输出电流纹波和偏置电流大的问题,详细分析了基于负载电流控制串联谐振变换器的动态模型及内部运行特点,给出了基于非整周期模式控制下负载电流和电压的状态表达式,提出了基于负载电流的非整周期控制串联谐振变换器的方法。通过比较输出负载电压值和输出负载电流与指令电流运算后的误差,控制谐振变换器分别运行在输出功率状态、自由谐振状态和再生状态3种模式。仿真和实验结果表明了该方法的可行性和有效性。     

通用非接触供电平台设计及实现

利用ICPT设计了一种通用非接触供电平台,该平台可以给一个或几个用电器同时供电。根据系统最大功率传输能力的实现条件,给出了一种选择二次补偿电容的方法,以及根据负载放置灵活性和供电平台面积的要求,给出了平面均匀磁场场强供电导轨的设计指导原则,最后通过实验验证了选择二次补偿电容方法的正确性及非接触电能传输技术在通用供电平台设计中的可行性。     

非接触电能传输(CPT)系统频率分裂现象分析

非接触电能传输(Contactless Power Transfer,CPT)系统在工作过程中会出现频率分裂现象。论文以串联补偿的CPT系统为研究对象对系统进行建模分析,推导出了CPT系统中重要参数的方程表达式并选择负载电压作为重点研究对象。数值分析和实验结果表明,负载电压和负载功率在过耦合区内(k>kcritical)会分裂出两道脊,CPT系统工作在谐振频率(f0)和关键点(kcritical)时可以获得最大的负载电压和负载功率。     

Evaluation of Inductive Contactless Power Transfer Outlet with Coaxial Coreless Transformer

A contactless outlet for dc distribution systems is proposed. It uses an inductive contactless power transfer circuit with a series/parallel compensation circuit to prevent voltage fluctuation. However, the output voltage of the circuit rises in light load conditions. In this paper, the main circuit and control method for reducing the rise in output voltage and a method of estimating the output voltage are presented. The proposed circuit and methods were verified and evaluated experimentally using feedback control.     

无接触式变压器的建模分析及设计

为了改善无接触式变压器的性能,通过对无接触的电能传输系统建立漏感模型,和对变压器的一二次侧进行了电容的补偿分析,得出了在谐振点附近能量传输能力最强的结论,同时通过具体的电容补偿实验验证了上述结论.给出了变压器具体的参数设计,并通过具体实验论证其可行性和正确性.     

空间位置测量系统激光器无线电能传输

基于感应电力传输技术,为空间位置测量系统的发射器部分设计了一个无接触供电系统,作为扫描平台激光器工作电源.重点对电路工作的原理进行了介绍,在设计中采用软开关技术,减小了电路的工作损耗.同时,基于发射器工作平台的机械结构,对无接触电能感应耦合结构做简单介绍.最后列出了具体的实验参数与实验结果.     

非接触IC卡在电源开关中的应用

探讨一种新颖的电源开关———卡控开关 ,它使用非接触IC卡控制电源的通断 ,具有安全可靠、使用方便等特点。介绍了它的结构、原理、特点、用途和应用实例     

LCL型非接触电能传输系统电路特性分析及参数配置方法

将二端口电路理论引用到非接触电能传输(CPT)系统中,通过二端口理论对LCL复合补偿型CPT系统进行建模分析,发现了其输入与输出电压间的倍数关系。同时,对耦合机构进行了重新建模,使其分析变得简单明了。在此基础上,给出了整个系统的参数配置方式,并分析了其输出电压和功率、效率特性。为证明此参数配置方式优越性,推导了SS型CPT系统的输出功率公式,并进行对比。结果发现所述方式能够输出更大的电压和功率,仿真和实验同样证明了所述结论。     

智能无触点开关及双回路电源自动投切装置

无触点开关是由微控制器和电力电子器件组成的新型开关器件 ,具有无触点、快速、无火花、低开关损耗、可靠性高、使用寿命长等特点。研制出的一套大功率智能无触点开关 ,实现了对双路电源的智能化快速无扰切换     

基于CLC的非接触电能传输多谐振点的分析

分析了用于非接触电能传输系统中的CLC型推拉式电路的原理,根据分段线性自治系统的频闪映射建模理论,得到周期不动点系统稳态多谐振点精确计算方法。最后对得出的多谐振的谐振电压电流波形进行了仿真验证,证明了该理论的正确性。