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E类放大器的感应电能传输系统研究

主要研究了一种基于E类功率放大器的非接触感应电能传输拓扑,分析了其运行的基本原理,并主要在感应充电等实际应用场合中充电负载会出现大范围变动的情况,从负载的角度出发,对原、副边补偿阻抗网络的选择和系统各参数的设计,给出了基于最优负载下的具体设计方法.理论和实验结果表明,在负载大范围变动时,无须外加复杂的控制电路,依靠系统...     

基于切换系统的无线能量传输恒流源控制

提出了一种无线能量传输系统一次侧的快速鲁棒控制策略.通过分析与系统的所有可能配置相关联的参数特性,生成正弦参考轨迹信号.基于变换器的开关特性和开关微分方程的轨迹参考信号,设计了开关控制器.定义了围绕参考轨迹的收敛带,以保证系统全局渐近稳定性.与其它传统的控制器相比,该控制策略复杂性低,并且对于负载大范围变化与扰动具有更高的动态响应速度.仿真结果表明,该控制算法有效抑制了初级电流超调与跌落,提高了系统的响应性能。     

无接触电能传输系统的高效E类射频功放设计

功率放大器作为无接触电能传输系统的功率输入源,是该传输系统的关键构成部件。为了提高整个无接触电能传输系统的效率,适应不同传能线圈结构,以及保证线圈距离变化下稳定的运行,本文设计了一款高效的E类功率放大器。设计中采用矩量法(MOM)来获取功率放大器版图的S参数,对功放进行电磁分析,同时,考虑了设计中的电磁兼容问题并制作了一款屏蔽盒。论文给出了E类功率放大器的设计步骤和ADS软件仿真结果,并进行了实物制作。实测结果显示,设计的功率放大器能够输出的最大功率附加效率为93%,同时输出功率增益和功率分别达19.9dB和43.9dBm。考虑不同谐振频率的线圈结构时,能够获得19dB的功率增益和89%以上的功率附加效率;对于不同内阻和不同线圈距离的线圈结构,测试结果也有60%以上的功率附加效率。实验结果证实了设计的正确性和可行性。     

基于磁共振的无线能量传输系统接收模块参数研究

基于磁共振的无线能量传输技术应用环境复杂多变,很难保证收、发线圈的参数和结构保持一致。本文针对发射模块参数不变的情况,研究了接收模块线圈半径、线径、线圈匝数和线圈长度变化对电感、电阻、品质因数、互感、耦合系数和传输效率的影响。理论计算与Pspice仿真均表明,线圈半径的变化对系统传输效率的影响最大,系统传输效率随着线圈半径的增大而增大,但当接收模块的线圈半径小于发射模块线圈半径的50%时,系统的传输效率迅速降低;增大线圈长度对系统的传输效率影响相对较大,增大线圈长度使系统传输效率先减小后增大;导线半径和线圈匝数的变化对传输效率的影响最小,系统传输效率随着它们的增大而略微增大。     

磁共振无线能量传输系统损耗分析

首先分析了磁共振无线能量传输系统传输功率的影响因素,在对比非谐振与谐振系统传输功率特性的基础上,提出整体分析能量传输系统损耗的分析思想,将电容损耗、驱动源损耗纳入分析范畴之内。通过建立损耗分析等效电路,提出应统筹考虑降低有功损耗与驱动源损耗的设计原则,并通过实验验证分析了的正确性。     

一种闭环E类放大器的分析与设计方法

开环E类放大器的设计一般通过理论计算得出电路中各元件的参数,然后固化成硬件电路,一旦电路负载发生变化,E类放大器不再继续工作于最优状态且输出功率不稳定。本文提出了一种基于负载变化的闭环E类放大器的设计方法,当电路负载变化时,不需改变原硬件电路,通过调整电路中晶体管开关激励电压的占空比和频率,使E类放大器继续工作于最优状态,通过调节输入电压使输出功率保持不变。本文最后以输出功率1W、初始负载电阻50Ω为例进行了设计和仿真,仿真结果与理论一致。     

串-串谐振无线能量传输系统稳定性研究

从电路理论的角度建立了串-串谐振结构的无线能量传输(WPT)系统的功率模型和效率模型,将系统参数分为谐振参数和工作参数两部分,分别考察两类参数对模型的影响。通过将谐振参数空间分区比较,指出了当谐振参数在对称点处时系统具有最优的功率稳定域和效率稳定域。在谐振参数对称时,通过研究功率和效率模型的导数随工作参数变化的情况,提出了工作参数稳定域,给出了稳定的判别条件。结论可帮助设计系统的谐振参数及确定系统工作时的工作参数范围。理论分析与实验数据吻合,证明了模型和结论的正确性。     

基于E类放大器的松耦合电源的分析与设计

文章设计的松耦合电源是基于E类功率放大器电路改进,并对此电路拓扑进行电路分析,经去耦等效建模,将电路划分为四种工作状态,分别进行时域电路求解并画出理论波形。通过分析电路工作频率随耦合系数、开关导通时间改变的关系,以及输出功率与开关导通时间的关系,提出一种电流过零导通开关、并以电流平均值控制开关导通时间的功率控制策略,实现了功率输出的稳定性,并进行了实验验证。     

宽频磁耦合谐振式无线电能传输系统电源变换器技术

设计了一种宽频磁耦合谐振式无线电能传输系统变换器,采用E类功率放大器为主电路拓扑,对电路性能进行分析,通过优化工作状态和匹配网络,提高系统的负载功率和传输效率。同时对系统的宽频特性进行优化,结合发射、接收谐振器负载网络匹配设计,对变换器在不同谐振频率、不同谐振器下的传输特性进行分析。并利用设计的变换器进行了宽频范围0.15~8MHz、传输距离30cm的仿真和实验研究,在宽频范围内实现零电压开通和关断的工作状态,提高了宽频系统效率,完成了理论、仿真分析和实验的相互验证。     

电场耦合式无线电能传输系统的功率源设计

高频功率源作为电场耦合式无线电能传输系统的重要组成部分,其工作效率关系着整个系统的效率。针对传统高频逆变拓扑电路体积过大、设计复杂和逆变损耗高等问题,根据无线电能传输系统对所需电能的要求,设计了高频高效的E类功率放大器作为其前端的高频功率源。运用电路理论和ADS射频仿真软件对E类功放电路进行理论和仿真设计,并在此基础上制作实验样机。实验测试表明,所设计的E类功率放大器具有较高的电能转换效率,且电路体积小,工作稳定。     

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。     

包络调制无线电能传输系统边界条件研究

相比于传统无线电能传输(WPT)系统,包络调制无线电能传输系统具有结构简单、控制方便的优点,但在研究中发现,包络调制无线电能传输系统的起振工作条件以及高频电能包络的质量受到系统的初始参数、负载动态变化等条件的影响,不可避免地影响系统能量的正常传输以及负载电能的品质。基于交流阻抗分析法,采用零电流开关(ZCS)控制,对系统状态变量展开时域分析,基于离散迭代方法旨在找到系统软开关起振边界与能量包络的谷值偏零程度,进而确定包络调制无线电能传输系统工作边界条件,仿真与实验结果表明,在边界范围内,系统始终工作在谐振软开关状态,能量包络质量良好,验证了理论分析的正确性。     

功率场效应管在线性功率放大器中的应用

论述了功率场效应管的线性应用。实验结果表明,应用功率场效应管的功率放大器比一般晶体管放大器电路更简单,特性更好。     

磁耦合谐振式无线电能传输系统最大功率效率点分析与实验验证

针对在磁耦合谐振式无线电能传输系统中频率偏移是否会对负载接收电能的最大功率和效率点产生影响的问题,综合考虑线圈谐振频率、耦合因数、电源和线圈内阻,利用互感耦合理论对电能传输系统进行建模分析,给出系统传输功率和效率的计算方法,得出了过耦合范围内随着频率分裂最大功率点和最大效率点的不一致性的结果。最后设计了基于磁耦合谐振技术的无线电能传输装置,实验结果与理论分析具有较好的一致性,证明了理论分析的正确性,也为进一步研究频率跟踪及其优化控制提供了有益的参考。     

水下磁耦合式无线电能传输系统建模与分析

针对水下无线电能传输系统的数据采集与信息处理开展了系统研究。对于水下的无线电能传输系统,考虑到了复杂多变的水下环境对电能和信息传输产生一定程度的影响。海洋环境会受到温度、压力等一些环境因素的扰动,因此水下电能传输的介质具有不确定性,会对电能发送端和电能接收端的电磁场耦合产生影响,影响到水下无线电能传输的稳定性,导致海水中的无线电能传输系统的传输功率和传输效率发生改变。为此需要对水下的海洋环境信息进行实时采集,并分析对水下无线电能传输系统的电路参数和传输效率产生的影响。搭建了基于多种传感器的信息搜集与处理系统从而实现实时海洋数据采集,有效解决了水下数据的获取问题,提高了数据采集和数据处理效率。研究了海水的相对磁导率、电导率以及相对介电常数等系统信息和能量传输的影响规律,重点分析了温度和压力对无线电能传输的影响。     

应用于无线电能传输系统的三相单开关功率因数校正方法

为降低无线电能传输系统工作过程中对电网的谐波污染,提出了一种采用三相单开关Boost电路的有源功率因数校正控制方法。通过对串联谐振式无线电能传输系统的有源功率因数校正电路工作条件的分析,研究了线圈耦合系数对有源功率因数校正控制效果的影响。利用三相单开关Boost电路的输出特性和串联谐振电路的阻抗特性规律,对系统在变耦合系数情况下的工作点进行校正,实现较高功率因数输入和相对高效率的输出。实验结果表明,所提出的校正控制策略对变耦合系数无线电能传输系统有减小输入电流畸变、提高功率因数和效率的控制效果。