谐振式无线电能传输系统中检测电路的设计

针对磁耦合谐振式无线电能传输(WPT)系统中初、次级线圈之间位置和距离的改变,或者线圈区域内存在金属异物等情况,分析了系统参数的变化会造成谐振频率的偏移、损耗功率变大、发射线圈温度上升等影响,设计了初级设备的交变信号、发射电路电压、电流及发射线圈的温度等检测电路,并通过发送一组脉冲信号对负载进行判断,混入不同的硬币作为金属异物测试.实验结果表明,微控制器单元(MCU)能实时检测交变信号、发射电流、电压及发射线圈温度的变化,优化和改善WPT的工作参数,使系统工作在最优状态.     

含金属异物的无线充电系统场域等效建模分析

无线充电系统中,电能传输遵循发射线圈和接收线圈之间的磁耦合关系。当发射线圈和接收线圈之间存在金属异物时,异物的涡流或聚磁效应将会影响无线充电系统的传输性能与运行稳定性,严重时还会危害充电安全。为了厘清不同材质金属异物对无线充电系统性能的影响机理,有效分析异物的影响规律,迫切需要一种精确的金属异物建模方法,提高金属异物的检测精度。为此,文中计及金属的材质、位置、等效面积等关键因素,提出一种金属异物场域等效建模方法,通过构造金属异物影响下的无线充电系统耦合方程,对比得到异物引入前后发射线圈电流和接收线圈电流间的相位差表达式。在此基础上,进一步提出了铁磁性金属与非铁磁性金属的等效线圈模型及其参数配置方法,可精确得到金属异物介入条件下的电流相位差值。最终通过仿真与实验验证了建模方法的准确性与有效性,为无线充电系统中引入金属异物的特性分析与在线检测提供了一种新思路。     

磁谐振式无线电能传输效率优化方法研究进展

无线电能传输WPT(wireless power transfer)技术作为一种新型的电能传输方式以其高可靠性、实用性和安全性而备受关注.然而WPT能否替代传统的有线输电而成为通用技术,其最关键的影响因素之一就是传输效率.首先,针对WPT技术对于传输效率优化的迫切需求,系统综述了国内外在磁耦合谐振式WPT研究领域中关于...     

基于阻抗检测的多路自动调谐式无线充电金属检测系统

针对大功率磁感应式无线充电系统所产生的高频高强度电磁场能快速加热置于其中的金属异物以致发生危险的情况,提出一种金属检测系统,能快速准确地检测金属异物有无且不受功率磁场的干扰。首先,通过分析金属异物对线圈阻抗特性的影响,提出一种基于检测线圈阻抗变化的金属检测方法。提出并联谐振电路,将检测线圈阻抗变化放大映射到谐振电路输出电压变化,并通过理论计算获得检测电路的最优激励频率。接着,提出与无线充电线圈磁解耦的双极性检测线圈,能消除功率磁场的磁耦合干扰,同时其阻抗能较好反映金属介入情况。然后,提出多路自动调谐的控制方法,提高检测准确性和反应速度。最后,通过实验验证系统功能,结果表明该系统可检测到金属硬币的介入。     

无线电能传输磁耦合系统Litz线圈交流电阻精确评估方法

无线电能传输（WPT）磁耦合系统的绕组损耗是影响WPT系统效率的重要组成部分,但目前绕组损耗（尤其是Litz线的绕组损耗）缺乏有效的评估方法。该文提出一种绕组交流电阻评估新方法,该方法通过小信号测量仪器测量得到WPT磁耦合系统的电参数,同时通过磁心损耗计算（或有限元仿真）的方式提取测量激励信号下磁心附加损耗电阻,实现绕组交流电阻和磁心附加损耗电阻的分离。该方法不仅适用于WPT磁耦合系统,同时也适用于气隙电感绕组交流电阻的评估。基于三维气隙电感的绕组交流电阻有限元仿真结果与该文方法的评估结果误差小于5%,验证了该文方法的有效性和可行性。最后,搭建一台2kW的WPT系统样机,通过差值功率验证了所评估的Litz线圈交流电阻的正确性。     

基于漏感补偿的可变恒流输出补偿网络参数确定方法及其特性分析

基于变压器T网络模型中等效参数的多解性和漏感补偿原理,提出对给定的磁耦合系统通过补偿参数设计使WPT系统实现可变恒流输出的新思路。利用电路理论分析不同等效电压比n下使WPT系统获得不同的转移导纳的机理和参数确定方法。同时对考虑磁耦合系统线圈电阻影响的补偿参数确定方法及其频率偏移特性进行了理论建模及分析,指出当等效电压比n减小时,其参数敏感度均会降低,有助于提高WPT系统的负载调整率。最后构建了WPT的实验平台,实验结果证明了理论分析的正确性。     

基于动态匹配法的无线电能传输效率分析

作为无线电能传输(WPT)技术一个新的发展方向,磁耦合谐振式WPT技术具有较大的传输距离、较高的传输功率和效率以及无辐射性和穿透性等优势。然而,在定距离磁耦合谐振式WPT装置中,当发射线圈与接收线圈间的距离由于某种原因发生变化时,电路阻抗需要实时匹配,才能保证系统始终工作在该距离的最大效率。在分析前述问题的基础上,提出了一种动态匹配优化方法,并通过仿真与实验验证了该方法能有效提高系统在变距离环境中的传输效率。     

磁耦合谐振无线电能传输系统电磁屏蔽应用发展与研究综述EI北大核心CSCD

高自由度无线电能传输(wireless power transfer,WPT)技术的日益成熟标志着无接触式传能时代的来临,其高效性与安全性成为了时下迫切的发展需要。而电磁屏蔽技术可在保证WPT系统漏磁安全性的同时显著提高系统传输性能,因而具备广阔的发展前景。文中针对磁耦合谐振无线电能传输(magnetic coupling resonant WPT,MCRWPT)系统,全面综述当前系统中电磁屏蔽技术的研究现状与发展前景,分别从电磁屏蔽科学问题理论、方法、亟待解决问题进行讨论,同时针对电磁屏蔽技术现有的若干关键性问题,结合时下应用需要,给出明确的发展建议。文中对MCRWPT电磁屏蔽技术的综述性分析,可为其研究发展提供指导性建议与参考。     

基于改进小波包变换的光伏集群系统谐振检测

分布式光伏集群并网系统中大量电容和电感的交互耦合等要素会引起电网谐振,大大影响了电网的电能质量,因而迫切需要研究分布式光伏集群并网系统的谐振问题。首先分析了小波包变换(Wavelet Packet Transform,WPT)的原理,提出了基于二进制频带划分的改进WPT算法。其次,结合分布式光伏集群并网谐振分析,提出了基于改进WPT的谐振检测方法。利用改进WPT能够有效检测出谐振频率,并通过FFT进一步验证了基于改进WPT的谐振检测方法的正确性。最后通过仿真验证了基于改进小波包变换的光伏集群系统谐振检测方法的有效性和准确性。     

基于E类逆变磁耦合无线电能高效率传输设计

针对无线电能传输(WPT)系统效率低的问题,提出了一种基于E类双管逆变器和FPGA频率跟踪控制的磁耦合谐振式WPT(MCR-WPT)系统。设计了双E类高频逆变电路,推导出带有E类逆变MCR-WPT系统传输效率的表达式。利用Multisim进行了电路仿真和分析,研究了线圈位置和半径对耦合系数的影响,得出了耦合系数、传输距离和有无频率跟踪对传输效率的影响曲线。研制了小功率WPT装置,在传输距离为8 cm左右时,获得最大传输功率为98,效率为84%。实验结果证明了理论分析的正确性。     

金属异物对电动汽车无线充电系统影响分析

针对电动汽车在无线充电过程中可能混入金属异物的情况,本文分析了金属异物置于无线充电系统能量传输区域时对无线充电系统参数及效率的影响情况。研究中使用有限元仿真软件建立了电动汽车无线充电系统平面盘式螺旋线圈3D电磁场仿真模型,通过理论分析和有限元仿真结合的方式研究了不同尺寸、不同材质的金属异物对无线能量传输系统的电磁场参数以及效率的影响,并进行了实验验证。研究结果表明,两种金属混入系统会产生涡流效应和磁效应,磁效应和涡流效应会对无线充电系统参数产生不同的影响,降低系统效率;其影响大小与金属的尺寸和位置密切相关;此外,金属的涡流效应会产生涡流损耗并导致温升,对充电系统是极大的安全隐患。     

磁谐振无线电能传输系统线圈设计综述

线圈是无线输电系统中实现电磁耦合谐振的核心部件,具有高品质因数和均匀磁场的线圈是无线电能传输系统获得高传输效率和稳定输出的重要保证。基于磁谐振无线电能传输系统的基本结构和工作原理,总结了磁谐振无线输电系统中线圈的主要设计方法。首先介绍了常用的线圈类型和线圈尺寸的优化选择;然后对比了不同的线圈电感计算公式的适用范围;最后论述了线圈内阻、匝间距等参数对磁谐振无线输电系统传输效率和输出功率的影响。此工作对磁谐振无线电能传输系统的线圈优化设计有一定的指导意义。     

Wireless power transfer for electric vehicle at the kilohertz band

Wireless power transfer (WPT) technology has attracted considerable attention in recent years, and there have been numerous reports about this technology. This has led to ambiguity over the actual state of WPT technology for electrical vehicles (EV) in Japan. Therefore, this paper describes the WPT technology using the kilohertz band for EVs available in Japan. WPT requirement for EV, circuit topology, coil types, control method, component, foreign object detection, and dynamic charging in Japan are summarized in this study. © 2016 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

邻近耦合无线电能传输系统的高效屏蔽设计与优化

在无线电能传输技术的实际应用中,当多个距离相近的无线电能传输系统同时工作时,系统间漏磁场引起的耦合会对周围的电磁环境产生影响,干扰系统谐振参数,进而降低系统工作效率。针对此问题,文中设计了一种谐振屏蔽线圈以消除系统间邻近耦合,分析了其工作原理及其对改善邻近耦合和传输效率的影响。通过仿真及实验,研究了线圈形状及匝数对屏蔽效果的影响,并对屏蔽线圈进行了结构优化。结果表明,方形密绕线圈屏蔽效果较好,可有效降低系统间邻近耦合造成的参数扰动,有助于系统调谐以提高邻近耦合下的系统传输效率。     

磁耦合谐振式无线电能传输技术研究动态与应用展望

近年来,无线电能传输技术由于其独特的自身优势而受到了越来越多的关注。文中重点分析了磁耦合谐振式无线电能传输技术的发展动态与应用现状,介绍了磁耦合谐振式无线电能传输技术发展现状以及尚待解决的问题。详细阐述了无线电能传输技术的机理模型、关键技术、电磁环境、技术标准及相关应用中的瓶颈问题等。最后,在深入探讨当前研究热点的基础上,对该技术的发展动态进行了总结与展望。     

电动汽车高效率无线充电技术的研究进展

发展电动汽车是节能、环保和低碳经济的需求,而无线供电(WPT)是未来电动汽车(EV)供电技术的发展趋势。本文介绍了目前常用的三种WPT技术,指出电磁感应式WPT和电磁共振式WPT因为相对效率较高,更适合于EV充电。针对WPT系统,结合高效变换的目的,从拓扑、控制及变压器角度,对目前EV用WPT技术进行了分析,指出非接触变压器成为制约EV用WPT系统高效能量传递的主要瓶颈,进而对变压器高效化需要解决的主要问题和相关研究展开讨论。对于感应式WPT技术,本文就变压器低耦合系数问题和移动充电系统中的"磁通分布不均"问题,进行了相关技术介绍,并提供了解决思路;对于共振式WPT技术,介绍了其研究进展,指出该技术为中等距离的高效能量传输提供了全新的思路,但仍然存在许多技术盲点。     

电动汽车无线充电技术的研究进展

主要介绍了无线电能传输技术在电动汽车领域中的研究和应用。首先介绍了国内外电动汽车无线充电技术的研究进展及应用情况,然后介绍了两种主要的无线充电技术,感应式无线充电技术和谐振式无线充电技术的原理及特点;分析了提高电动汽车无线充电技术传输效率的措施,并讨论了无线充电技术对人体健康和环境的影响问题;最后提出了未来电动汽车无线充电技术需要解决的关键问题。     

家用电器无线电能传输技术发展及现状

近年来,家用电器智能化受到广泛关注。相比有线供电,无线电能传输技术具有高安全性、高便利性等优点,在家用电器智能化发展中具有广阔的应用前景。本文对家用电器无线电能传输技术的发展及现状进行了梳理。首先介绍了无线家电的产品化及标准化进展,然后归纳了家用电器无线电能传输系统的特点,接着分别从耦合机构、拓扑设计、控制方法、异物检测等方面展现了家用电器无线电能传输技术研究现状,最后分析了家用电器无线电能传输技术的发展趋势和目前亟待解决的关键问题。     

弱磁检测技术研究进展与展望

弱磁检测技术是以铁磁材料力磁耦合效应为原理,通过采集构件表面自漏磁场信号,对铁磁材料的应力集中、早期损伤等进行诊断的无损检测技术。其主要优点包括无需激励磁化设备、无需提前处理构件表面、操作简单等等。梳理了近5年来弱磁检测方法研究进展,总结了缺陷处磁信号描述与计算方法,重点分析了利用弱磁检测技术判断与定位缺陷、缺陷损伤评判准则等方面的主要研究成果,陈述了缺陷定量化反演的进展,最后讨论了弱磁检测技术在工程上的应用现状。基于此,对弱磁检测技术的未来发展趋势进行了展望。     

全方向无线电能传输技术研究进展

全方向无线电能传输技术由于具有位置鲁棒性好、安全可靠性高、环境亲和力强等独特优势受到国内外研究机构和科研院所的广泛关注。首先,对全方向无线电能传输技术应用领域和国内外的发展进行了总体的阐述;接着,对该技术电磁耦合系统的关键基础问题进行了详细的分析,主要包括电磁耦合结构的设计与优化、磁场方向控制策略和电磁兼容3个方面;最后,讨论了实现该技术工程化、产品化和商业化亟待解决的关键问题和技术难点,并对其应用前景作了进一步的展望。