基于参数优化的抗偏移无线电能传输系统

为解决无线电能传输系统中耦合机构偏移问题,提出基于参数优化的S-S与LCC-LCC双拓扑无线电能传输系统。首先对S-S,LCC-LCC拓扑能量传输通道进行输出特性分析,根据电流输出条件选取DDQ线圈结构实现其解耦特性,然后为了具有更好的抗偏移特性,提出一种参数优化方法对补偿网络的参数进行优化。最后搭建实验样机验证理论的可行性。实验结果表明,优化后的系统耦合机构最大偏移量可达160 mm,电流增益波动范围0.163 1~0.180 1,电流波动比例为±4.9%,系统效率最高可达89.47%。     

磁谐振中距离无线电能传输及关键科学问题

阐述了磁谐振中距离无线电能传输的3种方式及可能的物理解释;对磁谐振中距离无线电能传输系统的主要参数,即传输距离、传输效率、传输功率和谐振频率进行分析,指出现阶段可能达到的极限参数。分析表明,传输距离主要受磁谐振耦合无线电能传输原理的限制,系统效率主要受功率放大器效率和传输效率的限制,传输功率的大小主要受电磁环境要求的限制,而谐振频率的选取受传输距离、传输功率、功率放大器和频率管制等的制约。最后对无线电能传输的电磁环境问题进行了分析。     

磁耦合谐振式无线电能传输系统谐振方式分析

磁耦合谐振式无线电能传输系统在实际设计中具有传输效率高,结构简单,实用性强等特点。从等效电路的角度研究了单发射-单接收谐振模式中串联-串联式、串联-并联式、并联-串联式和并联-并联式4种谐振模型下系统传输效率。经过数值仿真,得出了每种谐振模型下系统传输效率和输出功率与系统振荡频率、传输距离及带负载能力之间的变化关系,发现每种谐振模型各有其适用工况,总结出了在设计中如何根据实际情况选择适当的谐振方式来达到最佳的传输效果:当所设计的系统供电对象为小负载且仅需较小的传输距离时,采用串联-串联谐振模型能够达到较好的传输效果;当需要具有较远的传输距离和较强的带负载能力时,应采用串联-并联谐振模型;当无法实现较高的系统谐振频率时,应采用并联-并联谐振模型。最后根据4种谐振模型,实际设计制作了4套磁耦合谐振式无线电能传输系统,验证了上述分析的正确性。     

磁耦合谐振式无线电能传输电动汽车充电系统研究

为研究电动汽车无线充电系统,解决电动汽车有线充电时的不安全、不便利问题,采用磁耦合谐振式无线电能传输技术,从改进传输线圈结构出发,在传输线圈外侧增加导磁体,将磁通尽可能束缚在两传输线圈之间,减小向外界的泄漏,缩短磁通在空气中的磁路长度,从而有效增强无线电能传输系统的耦合程度,大大增加传输功率,提高低频条件下的传输距离和效率。设计了具有频率自动跟踪控制的12 k W/70 k Hz高效磁耦合谐振式电动汽车无线充电系统,并进行实验研究,得到一系列传输线圈距离和负载阻抗、传输功率及传输效率之间关系的实验数据。特别地,实验结果表明在传输距离0.3 m、输入功率12.6 k W时,谐振频率为72.6 k Hz,传输效率达到94.33%。     

单管无线电能传输系统主电路参数的优化设计

常见的单管逆变电路只能在开关管开通或关断期间实现能量传输。本文提出了一种单管感应耦合式电能传输系统,该系统不仅可以实现零电压开通和零电压关断,而且在两种开关状态下都能传递能量。为了使该设计方案能够高效、稳定地传输能量,给出一种基于电压传输特性的主电路参数设计方法。在对主电路进行动态分析的基础上,对其谐振网路进行了等效变换,得出系统的电压增益函数。在优化原副边谐振频率的过程中得出了开关管实现ZVS的条件和系统实现最大电压增益的参数配置。完成了系统全局最优设计。最后通过仿真和实验验证了设计的正确性。     

一种应用于无线电能传输的谐振频率跟踪方法

针对锂电池在无线充电过程中特性参数实时变化导致充电系统失谐的缺点,提出了谐振频率跟踪控制方法,并给出实现方案。使用Matlab/Simulink来实现谐振频率跟踪算法,通过改变模拟电池内阻参数来模拟锂电池的充电过程。搭建了实验验证平台,实验结果证明该方法能够使工作频率与谐振频率相一致,工作可靠,并能够有效提高系统的传输效率。     

磁谐振无线电能传输系统的最大效率分析

磁谐振无线电能传输系统由于具有传输距离中等、效率较高等优点而得到广泛研究。本文利用互感耦合模型,推导出磁谐振无线电能传输系统的最大传输效率表达式,并指出系统工作频率选择、电源匹配、负载匹配是决定系统能否获得最大传输效率的三大要素。通过引入强耦合系数的概念,得出强耦合系数是决定系统最大传输效率的关键物理量。设计制作了一台实验样机,验证了前述分析的正确性。     

基于电容调制的无线电能传输系统信号电能同步传输

采用改变补偿电容的方法对信号进行电容调制,通过人为影响补偿谐振腔的工作状态,使得线圈两端电压出现一定规律变化,再经过降压分压、检波、滤波、比较等一系列信号处理环节,还原发送的信息。仿真及实验结果表明,该方案设计合理,可以正确地发送和提取相关信号,并对电能传输的影响较小,实现了无线电能传输系统信号与电能的同步传输。     

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。     

移相串联谐振高压电容器充电电源谐振参数设计方法及其电流控制策略

针对基于移相串联谐振全桥变换器(PS-SRC)的高压电容器充电电源,提出了谐振参数设计方法和充电电流模糊控制的策略。为了克服串联谐振高压电容器充电电源工作在欠谐振电流断续模式的缺点,通过移相控制使其工作在过谐振电流连续模式下。分析了PS-SRC三种工作模式的特点,推导了其边界条件,基于数值求解方法,对适用于高压电容器充电的工作模式进行了深入的分析,并根据高压电容器充电电源的应用要求,提出了谐振参数设计方法。针对PS-SRC精确数学模型难以推导的情况,提出了采用模糊控制的充电电流控制方案,给出了主要设计方法。最后,通过实验验证了谐振参数设计方法的正确性以及模糊控制实现恒流充电的可行性。     

200W级磁耦合谐振式无线电能传输频率特性的研究

采用磁耦合谐振技术提供了一种新型无线电能传输方式,其安全、可靠、灵活的特点受到广泛关注。为进一步扩展无线电能传输的应用领域,设计较大功率的无线电能传输系统是十分必要的。基于串并结构谐振电路等效模型,通过电路理论推导出补偿电容、电压增益、效率等表达式,应用Matlab软件对系统的谐振频率进行了仿真分析,得出谐振频率偏移对系统性能影响规律。在此基础上设计了一套无线电能传输实验平台,传输距离为1~7 cm,该装置负载端获得功率可达200 W,最高传输效率为80%。     

金属障碍物对磁耦合谐振无线电能传输系统的影响

近年来,基于无线电能传输技术的各类系统受到越来越广泛的关注。大多数关于磁耦合谐振式无线电能传输技术的研究集中于能量在自由空间中传播的情况,本文针对无线电能传输系统可能遇到金属介质障碍物的情况进行了探讨。分别将障碍物置于发射端一侧、接收端一侧以及发射端和接收端之间,并对其进行仿真分析及实验验证。仿真结果显示金属障碍物的设置对系统附近磁场有明显影响,与实验结果一致。并且证明,通过调节可调电容,可以使系统输出功率大致恢复到无障碍物时的水平。     

降低整数阶无线电能传输谐振频率的分数阶方法

针对谐振无线电能传输谐振频率高而电力电子器件目前较难实现高频大功率开关变换器的问题,提出一种基于分数阶原理降低无线电能传输谐振频率的方法,建立SS型分数阶无线电能传输系统的电路模型,推导其输出功率和传输效率的表达式,通过Matlab数值仿真分析分数阶元件的阶数对谐振无线电能传输参数及特性的影响。研究结果表明,采用分数阶电感、电容元件,可以大幅度降低谐振无线电能传输系统的谐振频率,从而降低开关器件的开关频率,且可以输出比整数阶无线电能传输系统更大的功率。     

基于异频法的架空输电线路工频参数测量与分析

针对架空输电线路工频参数传统测量方法的不足,提出异频法测量线路工频参数,介绍了其原理及优点,给出测试实例,并分析了测量数据,证明测量结果准确,验证了该方法的可行性,给出实际测量中应注意的问题.     

四线圈谐振式无线电能传输系统的拓扑结构分析

采用电路理论建立了四线圈无线电能传输系统模型,给出了4种拓扑结构（串串串串、并串串串、串串串并、并串串并）的传输效率、输出功率的详细计算公式,并针对4种拓扑结构进行MATLAB仿真,详细分析了传输距离、频率和负载电阻对系统传输效率及系统输出功率的影响。结果表明：串串串串结构在低频率、小负载、中等距离传输时,传输效率和输出功率有着明显的优势;串串串并结构在低频率、大负载、中长距离传输时,传输效率和输出功率存在着明显的优势。     

基于异频法的架空输电线路工频参数测量与分析

为了解决输电线路在高感应信号下,准确方便地测量线路的工频参数,针对架空输电线路工频参数传统测量方法的不足,提出了异频法测量线路工频参数。通过介绍原理,分析了该方法如何避开输电线路工频参数测量中的干扰,并进行了实例测试。通过分析测量数据,证明测量结果准确,验证了该方法的可行性,并提出出实际测量中应注意事项,为同类线路工频参数实际测量提供了一种可供参考的方法。     

基于滑模控制的调频式串联谐振试验电源研究

从提高谐振试验电源波形质量和锁频准确性的角度出发,通过对谐振试验电源系统进行分析,提出一种滑模控制策略。首先对电源试验系统建立模型,根据控制条件确定模切面及可达性条件,再由可达性条件确定滑模控制的参数。系统仿真与试验结果表明采用该控制策略可以稳定扫频过程中电压值,提高了锁频准确性;同时改善谐振试验电源工作过程中的输出波形,可更好地满足电力设备交流耐压试验要求。     

静电除尘用高频高压电源谐振参数的设计

静电除尘用高频电源具有体积小、节能、除尘效率高等诸多优势,近年来成为工业除尘领域广泛研究的一个热点。基于电流连续模式的变换器可以解决电流断续模式高频电源谐振电流峰值过大的问题,其在工作过程中实现了软开关,开关损耗也不大,有利于进一步扩容除尘电源。但变换器谐振参数的选取往往是依靠经验和多次试验获得,很不方便,本文对LCC谐振电路参数作了理论推导,并且利用Saber软件对计算结果进行了仿真验证。