补偿参数对并串型单管谐振ICPT系统影响

以并串型单管谐振感应耦合电能传输(ICPT)系统为研究对象,为了能够在磁耦合机构不变的情况下通过改变补偿参数来满足系统输出.此研究首先基于互感等效模型对系统进行建模分析,得到系统开关管两端电压不超过开关管耐压值和实现零电压开通需要满足的约束条件,然后在该约束条件下,进一步分析补偿参数对输出功率和电压增益的影响,最后通过...     

动态负载ICPT系统稳频稳压特性研究

为保证感应耦合电能传输(inductivelycoupledpowertransfer,ICPT)系统在动态负载工作模式下频率和输出电压的稳定性,提出一种通过对ICPT系统谐振耦合拓扑机构优化选型,并对系统参数进行优化设计,从而实现系统稳频稳压(stablefrequencystablevoltage,SFSV)输出的新方法。通过对系统谐振网络等效电路进行分析,给出动态负载工作模式下ICPT系统谐振耦合机构优化选型依据,并给出系统谐振耦合环节参数优化设计步骤和方法。最后,通过实验验证理论分析的正确性。     

基于复合谐振网络的恒定输出型ECPT系统

电场耦合无线电能传输(electric-fieldcoupledpower transfer,ECPT)技术是一种以高频电场作为能量介质的无线传能方式。在实际中用电负载要求ECPT系统的输出电压或电流不能随着负载等效阻值的变化而大幅度变化。针对此,该文分析现有谐振网络在4种工作模式下输出恒定的一般性条件,给出具有恒定输出特性的三阶和四阶谐振电路形式,推导分析谐振电路在恒压及恒流两种模式下的输入输出增益、全谐波畸变率及参数敏感性,进而提出适用于恒压型和恒流型ECPT系统的复合谐振电路结构,并给出系统的参数设计方法。最后通过仿真模型及实验样机验证所提出系统的传输特性及参数设计方法的准确性。结果表明:所提出的系统不仅具有恒定输出特性,同时还兼具较好的谐波抑制能力和参数鲁棒性。     

一种多模式复合调制的L-R型LCC谐振变换器

提出一种多模式复合调制的线性-谐振(L-R)型LCC谐振变换器.该变换器根据Boost调制的思路,结合传统LCC谐振变换器,实现了电感电流线性-谐振型变化的转换,具有全负载范围的软开关特性.在复合调制方式下,变换器能实现3种工作模式的互相转换以适应宽输出电压和负载变化范围的应用场合,解决了传统LCC谐振变换器在轻载条件...     

电能无线传输系统双边LCC型补偿网络特性研究

针对传统无线输电基本补偿网络难以兼具恒流、恒压输出及阻抗角为零特性和复合拓扑控制相对困难的问题,对一种新型双边LCC补偿网络进行深入研究,提出了一种通过建立系统参数矩阵方程,分析输出电流、输出电压与输入电压的关系的方法,探究系统恒流、恒压输出的条件,得到无线电能传输系统在恒流、恒压模式下的谐振频率.通过Simulink...     

双边LCC补偿恒压输出感应电能传输系统参数优化设计方法

恒压CV(constant-voltage)输出双边LCC补偿感应电能传输IPT(inductive power transfer)系统存在轻载效率低的问题,为了优化CV输出双边LCC补偿IPT系统轻载效率,基于求解近似最优解思想,提出1种双边LCC补偿拓扑的参数设计方法。分析了CV输出时零相位角ZPA(zero phase angle)条件及松耦合线圈损耗,通过搭建6.6 kW的实验原理样机进行实验验证。实验结果表明,所提补偿参数设计方法可以提高系统效率,尤其是轻载效率,6.6 kW满载效率为95%,1.32 kW轻载效率可达93%。     

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。     

基于LCC谐振变换器的锂电池充电电路

针对以LLC谐振变换器为主电路的锂电池充电器开关频率变化范围较大,恒压涓流充电时调节特性差的问题,提出了以电容输出滤波的半桥LCC谐振变换器作为主电路的锂电池充电电源设计方法.分析了电容输出滤波半桥LCC谐振变换器的恒流和恒压输出特性以及恒流恒压模式的转换过程,给出了变换器精确的参数设计方法.搭建了160 W的实验样机...     

LCC谐振网络在有源吸收电路中的应用

本文介绍了LCC谐振网络的基本特性,并以这种网络构成有源吸收电路应用于传统的DC－DC变换器中。通过对这种变换器的工作原理分析可知,主辅开关管都可以实现零电压或零电流开关,且电压、电流应力较小。     

复合谐振型感应电能传输系统分析及参数优化

针对感应电能传输系统因互感变化引起传输功率与效率降低的问题,设计了一种复合谐振结构,并给出一种改进的遗传算法对该结构进行参数优化.在分析传统谐振网络拓扑的基础上,给出一种复合谐振网络以提高互感变化时的传输功率与效率特性.以传输功率和效率最大为目标,建立了该结构的非线性规划数学模型,采用非线性单纯体法和混沌初始化混合方法来产生优良的初始种群,对目标和约束进行二次归一化后,利用可行性规则选择优良个体,并采用混合变异提高算法的全局搜索能力.最终优化结果与实验表明,改进后的算法能较快地找到全局最优参数,且参数结果优良,在互感大范围变化时能保持较高的传输功率及效率.     

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。     

串-并补偿结构大功率感应充电系统谐振变换器

通过互感模型建立了一、二次侧分别采用串联与并联补偿结构的一次端口等效电路[9,10],依据谐振特性表达式提出了一次侧品质因数的设计准则。控制策略上采用变频控制方式,应用状态机结构控制一次侧谐振电流极值,确保谐振变换器工作在谐振频率附近,从而使得在无需获得二次侧信息的情况下即可保证系统最大功率传输。最后,设计了一台功率25kW、气隙12mm的感应充电系统,并通过实验验证了所提出控制方法的可行性。     

ICPT系统原边恒压控制及参数遗传优化

针对感应电能传输系统原边串联–副边并联的拓扑结构,发现利用传统原边电流恒定的控制方式在负载变化时不易实现输出稳压,因此提出一种简单的基于原边电压恒定来实现输出稳压的方法,研究了其适用的约束条件。针对ICPT系统多参数多约束的特点,引入遗传算法对系统的参数进行优化设计,利用动态函数改进适应度函数定标及变异算子提高算法性能。仿真和实验结果表明:输出电压在大范围负载切换中具有良好的稳定性,原边电流能够根据负载需求自适应变化;系统实现了低成本、低开关损耗设计,且参数均达到设计要求。证明了原边恒压控制及参数遗传优化的有效性。     

基于双T型补偿网络的无线充电系统研究

为实现电动汽车无线充电系统的恒压输出,提出一种基于双T型补偿网络的电动汽车无线充电系统,无需加入闭环控制电路和动态调谐电路,通过对补偿网络的设计即可实现系统输出电压,具有负载无关性,且系统同时具有单位功率因数输入特性。首先建立了双T型补偿网络电动汽车无线充电系统的等效模型,并分析了系统的恒压输出特性与单位功率因数输入特性,接着给出了系统一般性设计方法,最后通过仿真和实验验证了理论分析的可行性及有效性。     

电动汽车充电系统的负载识别技术研究

为解决采用感应耦合电能传输(ICPT)技术的电动汽车无线充电系统中由于负载未知从而导致无法实现负载与功率相匹配的问题,提出一种基于S-LCL补偿拓扑的ICPT系统的负载识别方法,通过原边补偿电容两端电压与负载之间的关系确定负载的大小,同时该系统还能够在不加入任何控制的条件下实现负载的恒压输出,解决了传统方法造成的算法复...     

用于感应耦合电能传输系统的宽电压增益逆变器

为了使感应耦合电能传输系统可以在不同电压等级的输入电源下均能满足负载的供电需求,提出了一种宽电压增益逆变器。该逆变器可以宽范围调整输出电压增益(包括升压和降压两种输出模式)以实现系统输出功率的宽范围调节,且只含有2个可控功率开关器件。首先介绍宽电压增益逆变器的拓扑结构,并结合工作波形和等效电路模型分析其工作原理;随后对其工作性能进行分析,包括逆变输出电压增益、系统输出功率以及功率开关器件应力;最后,建立实验装置进行实验分析和验证。实验结果证明了理论分析的正确性和本文所提逆变器的可行性。     

基波—谐波双通路并行感应耦合电能传输系统

为解决现有感应耦合电能传输(ICPT)系统主要利用逆变器输出方波中的基波分量进行电能传输所带来的输出调压范围不够宽、调压精度及系统效率不够高等问题,基于谐波的高频特性与能量特性,提出一种基波—谐波双通路并行ICPT系统,通过在逆变器输出之后建立基波能量通路与谐波能量通路,对逆变方波中的基波及谐波分量进行提取、利用,以拓宽系统的调压范围,同时提高了系统效率。首先,阐述了基波—谐波双通路并行ICPT系统的工作机理;接着,分析了系统关键参数对系统效率与选频特性的影响;然后,结合该系统基本思想,提出一种宽范围调压方法;最后,通过实验验证了基波—谐波双通路并行ICPT系统原理的正确性与调压方法的可行性。     

基于可控电感的感应电能传输系统效率优化

针对ICPT通用供电平台不同功率等级负载变化时系统效率降低的问题,设计一种改进型可控电感,使得不同功率等级的负载均达到效率最优。基于交流阻抗分析法建立电压型ICPT系统的效率模型,得出不同负载条件下,效率达到最优的最优电感值,并由此得出效率最优时原边发射线圈的最优匝数。通过控制所设计的原边可控电感,调节不同功率下的最优线圈匝数,以保证不同功率等级系统的工作效率均满足要求或达到最优。仿真结果验证了理论分析的正确性和该效率优化策略的有效性。     

基波—谐波双通路并行感应式能量与信号同步传输技术

为解决现有感应耦合电能传输(ICPT)系统的能量与信号同步传输时存在的输出电压波动大以及系统稳定性差等问题,提出一种新型基波—谐波双通道并行感应式能量与信号同步传输技术,通过改变基波能量通路和谐波能量通路功率分配,在不影响系统谐振的前提下,实现了在较高系统效率下的能量与信号同步传输,同时还具备在信号传输过程中的系统输出电压与负载无关的稳定无波动特性,为该项技术的发展提供了新思路。最后,通过实验验证了理论正确性与技术可行性。     

基于中继线圈切换的三线圈结构WPT系统效率优化研究

电场耦合无线电能传输(electric-field coupled wireless power transfer,EC-WPT)技术的实际应用中,有些用电设备需要系统具有不同的恒定输出特性(恒流/恒压),即系统输出电压或输出电流与负载解耦,此外,系统还需具备在恒流、恒压模式间按需切换的功能。针对该需求,基于LC-CLC谐振网络提出1种具有恒流/恒压输出特性的EC-WPT系统,分析LC-CLC谐振网络特性,推导恒流/恒压输出特性的实现条件以及恒流频率和恒压频率的计算方法,并给出系统参数设计方法,分析系统对工作频率的敏感性。最后通过仿真和实验验证所提出的EC-WPT系统恒流/恒压输出特性及其参数设计方法的正确性和有效性。实验结果表明所提出的系统在输入电压恒定的不同负载工况下分别实现2 A的恒流输出以及96 V的恒压输出,其最大传输效率分别为87.83%及88.17%。