无线电能传输系统的E类逆变器参数设计

E类逆变器常作为简易磁耦合谐振无线电能传输(MCR-WPT)系统的交流输入源,其仅需一个开关管即可提供交流输入.在实际参数设计过程中,E类逆变器对初级的开关管并联电容和谐振补偿电容较为敏感,不合理的电容参数值会导致基于E类运放的MCR-WPT系统无法正常工作,这在开关管零电压开关(ZVS)运行中尤为明显.针对使用Raa...     

SS式磁耦合谐振无线电能传输系统软开关研究

由于串联-串联式(SS)拓扑的磁耦合谐振无线电能传输系统具有传输距离远、传输功率大、安全便捷等优点,受到人们的广泛关注。但随着工作频率的提高,开关器件会产生较大的硬开关损耗,导致该系统传输效率下降。该系统应用一款实现软开关的全桥变换器,并分析谐振网络中补偿方式特性,计算开关器件的输出电容,给出软开关实现条件和死区时间设计。然后,搭建磁耦合谐振无线电能传输系统实验平台,实验结果表明,相比于传统的软开关,此处实现的软开关使得该系统的整体传输效率提升了4.9%。     

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。     

基于E类功放的谐振式无线电能传输控制设计

磁耦合谐振式无线电能传输是一种中距离无线电能传输技术,传输距离和传输效率是该技术取得突破的瓶颈。本文通过电路模型分析了传输特性,并基于E类功放设计了一套无线电能传输装置,通过对E类功放开关过程的分析,确定E类放大器在电能传输过程产生损耗的主要原因。设计了脉冲检测式频率控制电路,通过检测MOSFET输出端电压,判断系统工作状态,调节驱动信号频率,使E类功放在负载变化的情况下能迅速做出调整,大大提高了系统的工作效率和传输功率。     

基于互感差异的双拾取无线电能传输系统功率分配控制策略

针对双拾取无线电能传输系统的系统功率分配问题,利用阻抗分析方法分析了LCL-S型拓扑结构下系统功率以及系统效率的影响因素,并提出一种在满足负载功率需求条件下的系统效率最优的功率分配策略。该控制策略根据系统负载功率和耦合机构互感优化拾取端的功率分配,实现功率传输和效率的优化控制。最后,通过仿真与实验验证了理论分析的正确性。     

基于双LCC谐振的无线电能传输系统设计

无线电能传输(WPT)技术具有便捷、安全、无空间限制的优点,基于双LCC谐振补偿的感应耦合式电能传输(ICPT)系统,因其较高的功率因数、输出电流与负载无关的优点,逐渐成为电动汽车行业的研究热点。针对双LCC型ICPT系统效率优化,此处建立互感等效电路模型,根据系统谐振条件,由基波分析法推导电容参数与软开关(ZVS)实现的关系,提出优化初级电容的系统参数设计方案,实现逆变桥ZVS以提高系统效率。最后设计搭建一台基于双LCC谐振拓扑的3.3 kW样机进行实验,实验结果验证了理论分析的正确性。     

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。     

应用于磁耦合谐振式无线电能传输系统的高效率E类逆变电源设计方法

ZVS型E类逆变器被认为是工作效率最高的功率放大器,被广泛用作磁耦合谐振式无线电能传输(MCR-WPT)系统的驱动电源,此系统的效率不仅仅在于电能依托线圈载体无线传输的效率,还在于逆变电源的工作效率。本文通过对ZVS型E类逆变器建模分析,得出其额定最佳工作状态下的输出功率与设计参数、负载间的关系;采用电路互感理论构建E类逆变器驱动的四线圈结构MCR-WPT系统的等效模型,并以驱动电源的额定最佳工作状态为优化目标进行负载匹配,给出电源适应于负载的高效率MCR-WPT系统设计方法。最后通过实验证明了这种方法能够实现发射端逆变电源与接收端负载的高度匹配,系统的输出功率得以显著提升。     

完全的无源软开关功率逆变器研究

提出了一种针对功率桥式逆变电路的新型完全无源软开关拓扑 ,实现桥臂对管的零电流开通、零电压关断以及续流二极管反向恢复条件的改善。方案仅在主电路采用少量的电感、电容和二极管作为附加元件 ,不需要任何额外的电源、检测、控制 ,不影响原有控制策略 ,适用于高频功率逆变器场合。相应给出了换流分析、解析描述、参数灵敏度分析以及仿真、实验结果 ,验证了分析和方案的正确有效。     

多耦合线圈自动切换技术的无线电能传输系统

磁耦合谐振无线电能传输(MCR-WPT)系统功率传输效率随传输距离变化而迅速下降。为此,根据四线圈MCR-WPT系统电感耦合模型,推导出传输效率的数学计算式,以此提出利用不同半径的谐振器耦合线圈来匹配不同传输距离,并利用微控制器自动切换对应的谐振器耦合线圈。为验证设计方法的有效性进行仿真和实验分析,结果表明,这种方法可以使系统能量传输效率在较宽的距离区间内维持高效的水平。     

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。     

采用电力电子集成技术的软开关PFC电路的研究

阐述了电力电子集成技术的基本原理，将电力电子集成技术应用于软开关功率因数校正(PFC)电路，研制出功率等级为1kW的软开关功率因数校正用电力电子集成模块。对采用该模块构成的单相功率因数校正电路进行了实验，电路工作正常，输入功率因数达0．99以上，获得良好的效果。     

基于电压增益动态切换的无线充电控制方法

针对电动汽车应用的无线电能传输技术具有安全可靠、充电便捷等优点.对于宽输出电压范围的电路拓扑,针对其采用传统控制方法在低电压增益下效率通常较低的问题,提出了一种基于电压增益动态切换的感应式无线电能传输(IPT)系统控制方法.该方法通过动态调整一个控制周期内不同电压增益模态的占空比来控制高频逆变器输出到谐振腔的有功功率,从而实现系统在宽电压增益范围内的稳定控制,拓展负载的调节范围.由于该方法在谐振频率下工作,因此可以实现低电压增益下初级逆变器的软开关.在此首先针对变压器初级串联型补偿、次级LCL型补偿的电路拓扑进行系统建模,在此基础上对电路不同的电压增益模态进行分析,详细介绍了电压增益动态切换的控制方法,并对系统的软开关条件进行理论计算.最后搭建了1 kW无线电能传输实验平台,通过实验结果验证了在不同负载条件下的输出稳压及软开关的特性.     

NB5001逆变弧焊电源软开关电路的研究

提出了一种适用于NB5001 IGBT逆变弧焊电源的无源无损软开关电路.详细分析了软开关电路的工作原理,给出一些关键参数的设计原则.并通过仿真比较了在硬开关与软开关两种情况下,开关管的开关波形.通过比较可知,文章所提出的软开关电路,能够正常工作,减少开关管的损耗.     

逆变器软开关技术的发展和现状

介绍了DC/AC逆变器软开关的发展和现状,以及实现逆变器软开关的基本电路,包括谐振DC环节方式电路、谐振极方式电路、负载谐振方式电路、辅助谐振缓冲电路、主辅开关电路、载波控制逆变电路等,列出了它们的基本电路拓扑图。同时,对拓扑图进行了简单的分析。最后,对逆变器软开关的发展方向提出看法。     

一种新型的CCM PFC软开关技术研究

为降低电源设备对电网的谐波污染,功率因数校正技术已被广泛应用于电力电子设备中,且绝大多数PFC采用Boost电路。在中等及以上功率等级时PFC常采用电流连续模式,而功率二极管由于存在反向恢复特性,开关管的开通损耗被大大增加,电磁干扰加重。本文提出了一种新的无源无损缓冲电路,其能够抑制二极管的反向恢复特性,减小开关管的开通损耗。新电路的加入未引入开关管额外的电压应力,电路结构简单,软开关实现范围大,500 W实验样机验证了PFC效率能被大大提高。     

一种基于三电平逆变器拓扑的串联谐振软开关CCPS

介绍了一种基于三电平逆变器拓扑结构的串联谐振软开关的电容器充电电源(CCPS),它的工作模式有全电压模式(FVM)和半电压模式(HVM)两种.可用于变速率充电,或用于要求充电精度更高的场合.     

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...