电动汽车无线充电系统拓扑与控制策略研究

研究了新型电动汽车无线充电系统拓扑与控制策略。采用双闭环控制的AC/DC和双闭环控制的DC/DC结构,去除了传统控制系统中的无线信号反馈模块,并加入了功率因数校正(Power Factor Correction,PFC)和软开关技术。在MATLAB/Simulink环境下对充电控制系统进行了仿真,搭建了AC/DC、磁耦合和DC/DC变换电路,对蓄电池充电过程进行了仿真实验,并设计了充电系统PCB,最终搭建硬件平台验证了该方案的可行性和稳定性。     

电动汽车无线充电系统线圈参数的仿真与设计

磁耦合谐振式无线能量传输技术能实现中等距离的大功率高效率的能量传输,更加适用于电动汽车的无线充电。线圈作为该技术的核心部件,合理的线圈参数设计能够有效地提高系统的输出功率和传输效率。为此,首先介绍了该技术的工作原理并基于等效电路理论建模。其次描述了该技术在电动汽车无线充电中的应用。再次利用MATLAB仿真分析了线圈参数对系统传输性能的影响,得出结论:存在最佳匝数和平均半径使系统的输出功率和传输效率达到最大。随后对适用于电动汽车无线充电的线圈参数进行设计,设计的系统在传输距离为0.3 m时,输出功率为1.60 kW,传输效率可达到96%。最后通过Pspice仿真证明了参数设计的可行性。     

基于BQ500212A的锂电池无线充电系统

设计了一套针对锂电池的谐振式电磁感应无线充电系统,该系统采用近场电磁感应方式,运用 LC串联谐振电路、电压电流检测电路、RC延时电路,实现了对锂电池无线充电的要求;并建立了系统的模型,分析了系统重要器件的的选取原则和方法。经测试,该系统不仅改善了无线充电能量传递效率,还提高了电路对各种状态响应的安全性。     

APFC在电动汽车无线充电系统中的应用研究

通过对无线充电技术发展现状的分析,制约无线充电技术在电动汽车领域推广的主要因素:一是电能传输效率较传统充电技术具有一定差距;二是大功率无线充电设备的使用给电网带来了谐波污染。该文从源头解决问题,在无线充电系统电能变换的第一级—整流滤波环节,增加了有源功率因数校正(APFC)电路。通过分析其工作原理,设计了基于FAN9673的三级交错并联的Boost电路拓扑结构,并计算了电路的主要参数。实验结果表明,网侧输入端电流跟随输入电压变化且无相位差,网侧功率因数在0.99以上,电能传输效率大于97%,APFC电路的输出电压稳定,系统动态性能好,为无线充电系统中后续电路的供电质量提供可靠保障。     

基于优先级的谐振式无线充电研究

无线充电研究中,多个电子设备同时进行充电场景已经受到广泛关注。然而电子设备的设备类型、功率要求和充电时间不同,设备的充电需求则不同,同时充电就会影响到无线充电的充电效率。考虑谐振式无线充电多设备场景,提出一种基于多参数的无线充电优先级算法,以实现更优的充电系统效率。该算法涉及的参数包括:电池容量、实时残余电量、实时充电距离、负载,以及用户对充电优先的主观系数(时间优先或功率优先)等。这些参数较为全面的涵盖了无线充电过程。仿真结果表明,相比于无优先级无线充电,提出的方法可以使得充电效率提高20%左右。     

基于太阳能的电磁感应式智能充电器的设计

太阳能可以无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电,是一种近乎无污染的能源。本文利用电磁感应技术与太阳能,设计了一种基于单片机为核心的监测系统和以ADC0808数模转换芯片的太阳能无线充电系统。主要由无线发射电路、无线接收电路、充电电路、太阳能单晶硅电池板,降压电路、单片机电路、LCD1602液晶显示屏等组成。最终较好地实现了预期功能,且具有较好的功能转换效率和灵活的充电方式。     

电动车WPT系统的前级电路控制策略优化算法研究

针对目前电动车无线充电系统采用前级功率因数校正整流、后级DC-DC变换及磁谐振耦合的方案,存在无线充电系统的功率因数较小、输出电压纹波系数较大、整机效率较低的问题,提出电动车WPT系统的前级电路控制策略优化算法。根据三相维也纳整流器的工作原理,建立前级电路的等效数学模型,分析前级电路控制策略的优化问题,提出电流内环滞环控制和电压外环PI控制的有效控制算法。仿真结果表明,所提出的控制方法无线充电系统功率因数较大,输出电压纹波系数较小,能够有效提高整机效率。     

基于电场耦合的无线充电装置

随着无线充电技术的发展,电磁感应式无线充电器占据了市场的龙头。对于电场耦合式无线充电,目前在国内市场极为少见。文章针对基于电场耦合原理进行简单无线充电电路设计,采用TL494组成脉宽调制控制电路并用669、649对管和IRF740组成的功率放大电路模块组成发电端,用TPS5430降压转换器组成电路充电后级稳压模块。本系统电路的充电效率能够稳定在50%左右,且用实验结果证明了电场耦合原理进行无线充电的可行性。     

基于粒子群算法的无线充PID控制器优化设计

对于谐振式无线充电系统,由于负载和线圈耦合变化等扰动影响,供电池负载充电的电流若只进行开环控制易产生扰动,故在前向通道中加入经典PID控制器,对系统进行实时有效的闭环控制。针对经典PID控制器的参数无法自适应整定的问题,提出了利用粒子群算法（PSO）自整定设计无线充电PID控制器参数的方法,并进行仿真分析和实验验证,结果表明：引入粒子群算法后的PID控制器快速性和稳定性都优于经典PID控制器,调节时间减少0.647s,最大超调量下降了4,1%,稳态误差误差下降了1.04%,证明了该方法对于改善无线充电系统输出动静态特性的可行性和有效性。     

基于耦合谐振技术的电容式快速充电设计

为实现中距离的无线功率传输,提出了基于耦合谐振技术的电容式快速充电电路设计方法。分析了耦合谐振技术相对非耦合谐振技术的优越性,利用数据分析,得到在一定输入功率及工作频率条件下射频功率与直流功率之间的转换效率。采用软件对所设计的耦合谐振电路进行了建模与仿真,并将其与天线-整流电路一起进行联合建模与仿真优化,将非辐射性能量的有效传输结果以相应的能量传输效率表示出来。实际制作了电容式快速充电电路,实测与仿真吻合。该设计方法简捷、实用性强,适于在实际工程应用中广泛推广。     

电动汽车无线充电线圈偏移情况下的效率提升

电动汽车无线充电过程中线圈偏移问题经常发生,可能造成系统传输效率的降低和增加系统的不稳定性.针对两种电动汽车无线充电过程中出现的线圈偏移问题进行了互感、传输效率的理论计算与分析.在此基础上,运用Matlab对线圈科学设计、阻抗网络优化、平板磁芯耦合的3种无线电能传输系统进行仿真.结果表明3种方法均能有效提高充电系统线圈偏移情况下无线电能的传输效率.     

可无线充电的锂电池矿灯设计

为了解决矿灯因锂电池容量有限而无法长时间工作及在井下充电存在安全隐患等问题,设计了一种可无线充电的新型锂电池矿灯。该矿灯既可在煤矿井上采用矿灯充电架充电,又可在井下采用无线电能传输技术充电。在井下,矿灯无线充电器底座内的无线电能发射电路将电能转换为电磁波发射到周围空间中,矿灯内部的无线电能接收电路通过线圈耦合电磁波信号并将其转换为5V直流信号,再通过专门的高精度充电电路为矿灯锂电池充电。测试结果表明,该矿灯无线传输电能转换效率高,充电过程符合锂电池的充电特性,且安全性好。     

电动汽车充电系统建模与安全性分析研究

针对电动汽车无线充电技术因电磁兼容导致充电系统性能恶化和造成人体辐射危害的问题,结合感应耦合能量传输系统的原理,对电动汽车充电系统进行建模和安全性分析。首先,通过二端口网络模型对电动汽车输电特性进行计算;然后进行充电系统耦合机构的线圈结构选型和建模;最后基于耦合线圈的屏蔽原理和电磁环境对人体的影响机理,全面分析屏蔽条件下无线充电系统电磁兼容性。仿真结果表明,采用CST软件场路协同仿真功能可实现二端口网络的仿真分析,获取了输出功率为6 kW,输出效率为90%以上的无线充电系统。系统验证发现,提出的方法可提升系统性能和人体辐射的安全性,从而使得系统达到辐射标准限值。     

无线充电电动小车

无线充电电动小车控制电路部分主要由无线发射单元、能量接收单元、DC-DC变换电路组成。能量发送端由5V、1A直流电源供电,经过逆变电路将交流电转化为直流电,再由谐振电路将电能发射;接收端由整流电路将交流变为直流电,给超级电容组充电,再通过TPS63020变换电路使电动车工作。该无线充电电动车无线传输效率可达到53%。经过一分钟无线充电后,可以直线行驶30M或者平稳爬升51°的斜坡长度1m,此次设计在物流分拣和无线充电理论研究中具有重要意义。     

基于DC/DC并联技术的矿山智能充电系统研究

文章介绍了DC/DC电源并联的设计思想,为满足大容量充电电源的功能和特性的要求,提出了一种以并联双向DC/DC变换器为核心电路的智能充电系统的设计方法,介绍了智能充电系统的结构设计、电路原理及工作原理分析,给出了控制电路图。仿真结果和试验表明该并联技术是可行的。     

无线传能效率最优化方案与效能检测装置设计

随着科学技术的不断发展,电气设备逐渐趋于无线化,然而在无线传输的过程中也存在着许多问题。本文通过电动汽车无线充电过程中存在的问题引出了研究课题:如何提高电动汽车原副线圈的对接精度,使传能效率达到最优化;以及如何衡量无线传能的效率?从而设计出提高无线充电效率并对其检测的整套装置。首先,本文从电动汽车的无线充电出发,引出了原副线圈对接不精准的问题。为了解决此问题,本文首先对几种方法进行介绍并指出不足。随后引出了本文的对接方案,并详细介绍了对接方案的设计:利用接收、整流、降压、采样等一系列电路对接收到的电能数据进行搜集和记录;利用蒙特卡洛模拟、退火算法确定了搜索的范围、路径等;利用STM32F4单片机控制步进电机,驱动原边线圈实现搜索动作,创造性的,合乎逻辑的解决了如何搜索最佳充电点的问题。并且,本文利用multisim建立了包括供电电路、中间环境电路、整流降压电路等电路的整套系统,用于对无线传能效率进行实时的检测。运行整套系统,采集了大量数据,得出了实际中客观磁场的分布规律,验证了检测装置的正确性。最后,本文将方案与检测装置结合测试,对实验得到的效果予以图表分析与客观评价,进一步验证了方案的可行性。     

矿用电机车车载充电系统研究

针对现有矿用铅酸蓄电池电机车充电系统存在电能质量差、续航能力小、蓄电池使用寿命短、蓄电池充电装置与电机车驱动系统分离等问题,设计了一种新型一体化车载充电系统。该系统由前级PWM整流电路和后级Buck电路串联组成,充电时将电动机绕组重构为PWM整流电路的升压电感,组成一体化车载充放电电路;采用超级电容代替蓄电池作为储能元件,可实现车载快速充放电功能。仿真结果表明,与传统充电系统相比,该系统充电时间短、效率高,可实现功率因数校正、抑制纹波、高效快速充放电等功能。     

无线充电技术在矿用甲烷便携仪中的应用研究

针对现有矿用甲烷便携仪接触式充电方式存在的充电触点易松动、氧化,长时间充电使电池寿命短等问题,提出采用无线充电技术对矿用甲烷便携仪进行充电,设计了无线充电电路,在此基础上研制了矿用甲烷便携仪及无线充电器样机。实验结果表明,采用无线充电技术能够可靠、安全地实现矿用甲烷便携仪电池充电,充电时应使发射线圈和接收线圈间距尽量小,从而获得较高的能量传输效率。     

关于智能一体化无线充电恒温桌垫的设计

无线充电技术是一种依靠空间磁场耦合将供电端的电能传输给电子设备电池从而对其进行充电的技术,这一充电技术能够不通过实物连接便能实现两者之间电能的传输,打破空间与距离的隔阂,使充电更加灵活、方便、安全。本文通过对无线充电技术的原理、电路、通信及耦合机构等方面进行研究,设计了一种集无线充电与智能加热为一体的无线充电恒温桌垫。通过这一研究,以期对无线充电技术的推广与应用起到一定的促进作用,为无线充电技术的发展提供一定的参考。     

一种可植入光遗传电路中无线供电抑制EMI方法

提出了一种无线可植入光遗传硬件结构。在光遗传实验过程中,生物体体外采用磁谐振式无线能量技术对体内电路进行供电;然而在无线能量传输（WPT）过程中需要借助磁耦合将发射端电能转化成高频磁场,磁场是无线能量传输系统传输电能的介质,其带来的电磁辐射（EMI）问题将对于生物体安全带来威胁;因此,设计了一种改进的展频和谐波抑制无线能量供电电路。首先介绍了系统的工作原理,然后采用电路理论分析了该电路的特性,并设计了发射端与接收端电路并进行了仿真,最后设计了硬件电路样机并在实验环境下按照植入式供电电路电磁兼容标准进行了验证。实验结果表明,所设计的系统能够有效抑制EMI,并能持续稳定对体内植入电路有效供电。