电动汽车动态无线充电系统集成线圈设计与实验研究

高效性和紧凑性是电动汽车无线充电的两个重要指标,双端LCC补偿网络为无线充电系统提供了一种高效补偿方式,但两个谐振电感导致系统体积和电磁干扰增大,限制了该方法在动态无线充电系统中的使用。为解决该问题,本文提出一种新型集成式电磁耦合机构,将谐振线圈集成到主线圈上,利用3D有限元分析工具ANSYS Maxwell对新型电磁耦合机构进行优化,给出可提供系统高效率的耦合线圈的标准化设计与优化过程。本文在4. 8kW动态无线充电实验平台上,对比分析非集成式动态无线充电系统和集成式动态无线充电系统,验证了新型集成式耦合机构在效率、体积、磁场屏蔽方面具有更大优势。     

基于LCC补偿的无线充电系统的分析与控制

无线充电(WPT)技术以其方便、安全、快捷等优势,在电动汽车(EV)领域展现出越来越广阔的应用前景.在此针对双侧LCC补偿网络的WPT系统,建立了谐振网络的损耗模型,给出谐振网络效率优化的方法.提出一种新型锁相方法,实现了次级有源整流控制以及初、次级变换器的零电压开关(ZVS)运行.搭建WPT实验平台,验证了所提控制策...     

一种电动汽车动态无线充电的负载检测方法及导轨切换策略

为实现分段导轨模式的电动汽车移动无线充电过程中,系统对于负载接入的有效检测并适时在低功率待机模式与功率输出模式之间的转换,提出一种基于原副边均为LCC补偿结构的负载检测方法以及导轨功率输出控制策略.基于分段导轨模式电动汽车动态无线充电过程以及双LCC补偿结构的数学模型,得到电动汽车在一段导轨上行驶位移与原边逆变电流之间...     

一种用于无线充电系统的线圈集成设计方法

近年来,无线充电技术在诸多领域已受到越来越多的关注,尤其在电动车领域,无线充电具有广阔的应用前景.为了解决双侧LCC拓扑中补偿线圈增加耦合机构占用空间的问题,提出了一种线圈集成的方法,通过将补偿线圈与主线圈集成在一起,共用磁芯,大幅度减小了谐振网络占用面积与磁芯使用量,提高了系统功率密度.通过搭建Q3D模型,仿真验证了...     

农用无人机无线充电系统设计

针对农用植保型无人机作业面积小、滞空时间短的问题,设计了一种基于DSP控制的基站式农用无人机无线充电系统.该系统采用LCC补偿网络,利用磁共振功率传输技术,通过ZigBee模块进行PC机与主控电路的信息交互,实现了农用无人机与基站之间安全、稳定的无线电能传输,输出功率可达到212 W,最大充电效率达到84％.     

一种简易无线充电系统的设计

随着科技水平的不断发展与进步,手机、平板电脑以及笔记本等电子设备的更新速度越来越快,能量来源也是其发展过程中很重要的一部分,传统充电方式的缺点也更加明显,这种充电方式已逐渐被人们所摒弃,所需要的就是一种可应用于电子设备的无线充电技术。设计了一种基于磁耦合谐振原理的无线充电技术,包括变压、整流滤波、稳压、PWM、发射和接收6个部分,实现了能够在几厘米的范围内进行电能传输并获得比较稳定的电压,具有能量传输效果好、成本低、实现简单、安全可靠、适用对象广等特点。     

可实现效率提升的一种水下无线充电系统研究*

为了提高水下航行器的充电便捷性,水下无线充电系统得到发展,但同时水下无线充电技术仍然存在充电传输效率较低、传输功率较低的问题。而充电传输效率和功率与补偿网络的选取和耦合器的形状、参数等相关,因此实现对补偿网络和耦合器的优化对于无线充电系统传输效率和功率的提升有重要意义。首先,对磁感应耦合式无线充电电路中补偿网络选用原边串联-副边并联补偿方式,对传输功率、效率进行理论推导和分析。其次,对耦合器的尺寸结构进行仿真建模,得到参数符合的耦合器。在此基础上,建立水下无线充电仿真系统进行仿真,得到仿真参数。最后,进行器件选取和驱动电路、原副边电路PCB板的设计制作,进而搭建了一台无线充电系统样机平台进行实验,并得到实验结论。     

磁耦合谐振式无线充电系统双边LCC补偿网络参数设计方法研究

作为连接线圈与激励源和负载的桥梁,补偿网络是磁耦合谐振式无线充电系统中非常重要的环节。本文提出一种基于双边LCC谐振补偿网路的参数设计方法,首先对双边LCC谐振拓扑进行理论分析,推导得出输出电流和等效阻抗的表达式;其次深入分析高次谐波对谐振条件的影响,得出谐振条件;然后将电容耐压与系统等效阻抗设定在一定范围内,并通过仿真逐步确定谐振拓扑补偿电容参数的范围;最后实现电动汽车无线充电系统谐振补偿网络参数的优化。     

用于提高无线充电抗偏移能力的补偿参数确定方法及控制策略

电动汽车无线充电过程中,磁耦合器原、副边线圈的偏移会导致无线充电系统(WPTS)功率的剧烈波动。为了提升系统输出功率的抗偏移能力,以三线圈方形线圈结构磁耦合器为例,研究了非谐振的电容补偿参数选择方法并提出了基于品质因数的控制策略,降低了工程应用中的控制难度。设计并研制了一台3 kW样机进行了实验验证,结果表明采用所提控制策略,在横向偏移距离小于250 mm和纵向偏移距离小于100 mm的情况下,WPTS输出功率均大于3 kW,输出功率的波动小于1 kW,效率仍高于90%。     

电动汽车无线充电系统仿真与设计

针对现有有线充电方式的缺点,提出了电动汽车无线充电控制系统。采用耦合无线电能传输和三相交错式DC-DC变换器建立充电控制系统,在Pspice环境下分析了无线能量传输系统特性,在MATLAB/Simulink环境下对充电控制系统进行了仿真,搭建了DC/DC变换电路,实现了蓄电池充放电控制系统的双闭环PI控制。通过对蓄电池充电过程、放电过程和PI控制电路仿真实验,验证了PI控制策略和三相交错并联技术的可行性和优越性。实验结果表明,该充电方案具有易实现、充电快速的特点,使电动汽车蓄电池充放电过程更加的安全、稳定和高效。     

电动汽车集成式无线充电线圈的设计和优化

针对目前电动汽车无线充电系统体积大、效率低的问题,提出了一种基于双边LCC补偿网络的集成式无线充电线圈及其参数优化设计方法。首先建立了集成式无线充电线圈的三维模型,阐述了其集成方法以及数学描述,然后提出了一套线圈参数优化设计方法,最后搭建了实验平台并通过实验验证了线圈集成方法及其参数优化方法的可行性。实验表明此集成式无线充电线圈可以减小系统体积并提高系统效率。     

一种复合结构型ICPT无线充电系统研究

研究了一种复合结构型ICPT无线充电系统,该系统由直流电源、高频逆变器、松耦合变压器、整流滤波、电能调节网络、负载以及原副边侧的谐振补偿网络构成。介绍了其电路结构并对其特性进行分析,最后通过试验验证了在恒流与恒压模式下,该系统的电流与电压平均变化率不超过1%与1.5%,在允许的误差范围内能稳定地工作于恒流恒压模式,满足电力设备的无线充电需求。     

基于碳化硅器件的无线充电系统电源设计

碳化硅(SiC)器件耐高频高温、散热性能好、导通电阻小,应用于无线充电系统可有效提高无线充电系统的效率。文中首先对比了SiC材料与Si材料的特性,在此基础上研制了一套基于SiC器件的无线充电系统电源装置。该装置由整流模块和逆变模块构成,输入端接市电,且装置的整流模块具有功率因数校正功能。文中详细给出了整流模块的整流桥选型策略、滤波电路参数设计方法、Boost电路功率器件和无源元件设计原则及开关管控制电路设计方法,还给出了逆变模块的开关管选型策略、开关管驱动电路和开关管保护电路的设计方法。最后,实验结果验证了方案的有效性和可行性,输入侧实现了高功率因数,逆变电路开关管电压振荡得到抑制,实验样机的效率峰值可达98.2%。     

基于双边LCC拓扑结构的无线充电系统集成线圈设计研究

双边LCC拓扑结构为电动汽车无线充电提供了一种高效的补偿方法,然而两个补偿线圈占据了很大的体积。为了解决电动汽车无线充电系统体积增大问题以及提高系统传输效率,文中提出了一种新型集成线圈的方法,将双极性补偿线圈集成到单极性主线圈中,利用3D有限元分析工具ANSYS Maxwell对新型电磁耦合机构进行优化,通过优化补偿线圈的长宽比来消除系统中的多余耦合系数,从而提高系统的传输效率。通过实验结果表明,采用该集成线圈方法的无线充电系统受两侧线圈的水平或垂直方向偏移的影响较小,此时系统传输效率较高。     

可实现接收端轻量化和抗短路的无线充电系统LCC-S补偿参数配置方法

功率等级提升与轻量化是电动汽车无线充电系统(wireless charging system,WCS)的重要发展方向,如何在轻量化设计基础上兼顾极端工况耐受能力,则是当前面临的关键问题之一。文中基于大功率WCS传统模块化并联结构,提出一种接收端失谐的补偿参数配置方法;分析采用该配置方法后WCS能量传输特性,揭示其具有直流输出波动平抑和抗短路能力;进一步从优化输出功率和传输效率角度,制定具有抗短路能力的大功率轻量化WCS整体设计流程;研制一台3kW无线充电原理样机,对上述方法正确性和设计流程有效性进行实验验证。结果表明,与采用传统LCC-S拓扑的WCS相比,改进后系统效率可达95.7%,直流输出脉动减小近80%,系统滤波电容容量可减小约90%,接收端短路电流为额定值1.4倍左右,具有较强抗短路能力。     

一种从能量传递角度出发的DLCC-WPT系统参数设计方法

针对双侧LCC型补偿拓扑的无线电能传输系统(double-sided LCC compensation network wireless power transmission,DLCC-WPT)系统谐振回路多、参数设计复杂的问题,分析DLCC-WPT系统的电路模态,从能量传递路径的角度出发,定义系统的能量传递系数。基于能量传递系数和电路等效品质因数,建立系统电压增益和电流增益的数学模型,确定能量传递系数和电路等效品质因数的合理设计范围,依靠电流增益曲线划分逆变电路功率器件,实现零电压开通(zero voltage switching,ZVS)的工作区域。在此基础上搭建仿真模型和实验样机,对理论分析中的参数设计范围和工作区域进行仿真和实验验证,实验结果显示,在790W的输入功率下,实现90%的传输效率和逆变电路功率器件的软开关。     

基于双边LCL与LCC混合补偿的电动汽车恒流恒压无线充电系统的研究

为延长无线充电汽车中蓄电池的使用寿命,提高充电效率和速度,满足电池充电的过程先恒流充电到一定电压后再恒压充电的要求,本文从电路的本质属性出发,分析了双边LCC恒流输出和双边LCL恒压输出特性,研究了对电池恒流恒压充电的方法,并且设计了在切换状态后,可以保持输出电流和电压处在同一个谐振频率位置的充电电路.在Simulin...     

电动汽车三相无线充电系统关键技术研究综述

电动汽车无线充电技术是推动电动汽车走向智能化和无人化的重要技术手段,高效率、高功率密度、大偏移和低成本等要求是电动汽车无线充电技术面临的挑战。三相无线充电系统由于具有功率密度高、磁场分布均匀和抗偏移能力强等优点,受到了越来越多的关注。围绕电动汽车三相无线充电系统的磁耦合机构、补偿网络和高频逆变器,归纳总结了这些关键技术的研究现状,分析讨论了亟待解决的问题及今后的发展趋势。