非铁磁性金属影响下的磁共振耦合电能传输系统建模与分析

磁共振耦合无线电能传输通道周围存在非铁磁性金属物体时,交变磁场与金属导体相互作用,传输性能受到影响。针对该问题,文中建立了金属物体影响下的非接触电能传输系统模型,推导出任意状态下的功率、效率计算式。理论分析结合实验手段研究金属物体对系统传输性能的影响规律,结果表明:非铁磁性金属物体影响下的共振系统包含无金属干扰系统所具有的共振频率分叉、功率与效率最佳工作频率点往往不重合等基本特性,另外,金属物体的存在还会引起原系统共振频率向上偏移,且传输通道周围的金属物体并不一定总是对系统传输性能产生负面影响,在收发端弱耦合条件下可能对功率或效率传输起到改善作用。分析指出造成系统传输性能变化的根本原因是电涡流参数引起驱动源激励下的系统总等效阻抗及等效负载阻抗的变化所致。理论分析结论与实验结果相吻合。     

磁共振耦合电能传输系统功率与效率传输特性分析与优化

功率和效率是电能传输系统的两个重要指标,利用理论分析结合实验研究的方法,探讨磁共振耦合无线电能传输系统的功率和效率传输特性。分析指出负载功率与系统效率频率响应曲线均存在分叉现象,收发端参数相同的传输系统的负载功率频率响应曲线呈近似对称形状,分叉现象消失前的负载功率不随收发端距离的变化而变化;参数非对称系统频率分叉时存在主从共振频率之分,且负载功率会随收发端距离的增大先增大后减小。理论推导出系统临界耦合系数及功率最优传输条件下的收发端优化耦合系数数学表达式。针对峰值功率与峰值效率工作频率点不重合的特性,提出了基于信息反馈的能效优化控制策略,借助能量传输通道,利用负载调制技术将接收端工作状态向发送端实时反馈,实现能量传输过程的闭环控制。文中理论分析结论与实验结果相一致。     

磁耦合无线电能传输系统实本征态工作模式及能效特性分析

针对目前宇称时间(PT)对称磁耦合无线电能传输(MC-WPT)系统的物理原理、参数条件及其与常用工作模式的区别等方面认识不全面的问题,首先基于振动学理论对PT对称MC-WPT系统进行建模分析,明确其实质为实本征态工作模式,并建立了实本征态系统的一般参数条件.进而从实本征态角度,对比分析了基于运算放大器实现和基于逆变器实...     

基于振动理论的MCR-WPT系统频率分裂特性研究

为了进一步揭示磁耦合谐振式无线电能传输(MCR-WPT)系统频率分裂现象的物理原理,并建立一套使得系统工作在最大传输功率状态的工作准则,提出了一套建模分析方法。首先根据基尔霍夫电压定律对MCR-WPT系统进行了时域建模,并通过矩阵计算得到了传输功率的解析表达式。然后基于振动理论,分析了传输功率的频率分裂现象,阐述并推导了系统的几个关键参数:系统固有频率、电路固有频率和共振频率。接着深入分析了系统固有频率和电路固有频率之间的关系,进一步揭示了频率分裂及系统共振的物理原理。最后,通过实验验证了该理论的有效性和正确性。     

磁耦合无线电能传输系统实本征态工作模式及能效特性分析

针对目前宇称时间(PT)对称磁耦合无线电能传输(MC-WPT)系统的物理原理、参数条件及其与常用工作模式的区别等方面认识不全面的问题,首先基于振动学理论对PT对称MC-WPT系统进行建模分析,明确其实质为实本征态工作模式,并建立了实本征态系统的一般参数条件。进而从实本征态角度,对比分析了基于运算放大器实现和基于逆变器实现的PT对称系统的物理原理,证实基于运算放大器实现的PT对称系统物理原理为自激振荡系统,具有自选频率特性,而基于逆变器实现的PT对称系统本质上是强迫响应系统,工作频率由逆变器给定。在此基础上,将PT对称系统与目前MC-WPT系统常用的几种工作模式包括零相角模式、美国麻省理工学院(MIT)提出的共振耦合模式、复本征态模式进行了对比分析,得到了各种工作模式的特性及优缺点。     

磁耦合机构拾取线圈平面金属的影响及其抑制方法

针对磁耦合机构中与拾取线圈同一平面的金属对磁耦合无线电能传输(MC-WPT)系统带来的涡流损耗与系统失谐问题,通过建模与仿真分析,给出了不同材料、尺寸、位置的金属对耦合机构参数和MC-WPT系统性能的影响规律.并在此基础上提出了一种主动抑制线圈平面的金属对系统影响的耦合机构,给出其参数设计方法.最后通过仿真与实验验证所...     

新型高压输电线在线监测设备WPT系统效率分析

随着智能电网和泛在电力物联网的发展,高压输电线路柱上设备供电问题亟待解决。近年来,提出了一种电流互感器(CT)取电和无线电能传输(WPT)技术结合的新型供电方式,该方式对WPT系统的传输距离提出了很高的要求。因此,此处针对LCC-Multi-S型多中继磁耦合WPT(MC-WPT)系统,采用电路理论对其进行建模分析,通过理论和仿真结合的方法,进一步分析讨论了中继线圈数量、工作频率和负载特性对系统传输效率的影响规律,最后,通过实验验证了理论分析的正确性。为高压输电线路在线监测设备LCC-Multi-S型多中继MCWPT系统设计及效率分析提供了理论依据,对同类型系统设计具有指导作用。     

基于PZT的超声波无接触能量传输系统的研究

给出一种基于PZT的超声波无接触能量传输系统。通过机电等效和类比的方法建立了系统的数学模型。结合声波能量传输理论和电路理论对系统模型进行了分析,推导出控制系数的表达式及输出电压与输入电压之间的关系和负载功率表达式,通过实验研究了负载阻抗与负载功率及传输距离与负载功率之间的关系。当换能器间发生共振时,系统能量的传输达到最大值;当系统参数和传输距离一定时,负载功率的大小随负载的变化而变化,并存在一个最大值;负载功率和系统效率随传输距离的变大而减小。理论分析和实验证明,将超声波作为媒介可以摆脱隔板电能传输的局限性,在一定有效距离范围内进行无接触电能传输。     

磁共振模式无线电能传输系统建模与分析

针对磁共振模式无线电能传输系统功率和效率计算问题,利用互感耦合模型,对磁共振模式电能传输系统的4种拓扑进行分析,得出了系统的传输功率及其计算模型,并进一步分析了系统传输效率与线圈谐振频率、互感系数、线圈内阻等参数之间的关系,为磁共振模式无线电能传输系统的设计及参数优化提供了理论依据。为验证理论分析的正确性,制作了一个磁共振模式无线电能传输装置,该装置实现了80 cm内60 W的无线能量传输,且传输效率达到了52%。     

T参数模型及其在S/P补偿WPT系统中的应用

T参数模型适合于级联网络的建模和分析,可以反映寄生参数和分布参数带来的影响,在高频场合或大系统建模中有良好的应用价值。本文针对T参数模型在无线电能传输(WPT)系统中的应用开展研究。首先采用T参数模型对WPT系统建模,并给出模型中各个参数的获取方法。然后基于T参数模型,推导得到WPT系统工作特性的通用表达式和系统实现最大功率传输或最高效率的负载条件。最后,搭建了测试平台,将基于T参数模型的S/P补偿WPT系统的理论分析结果与实验测试结果进行对比。测试所得的效率、功率传输曲线和最优负载与理论计算结果吻合较好,表明了T参数模型能够有效地描述WPT系统的工作特性,同时也验证了T模型参数获取方法的有效性。     

LCL型感应耦合电能传输并联系统研究

单模块LCL型感应耦合电能传输(ICPT)系统由于器件功率等级和大功率器件价格的限制,不适宜应用于大功率场合。本文提出了LCL型ICPT并联拓扑,给出了并联系统的参数设置方法,推导出并联系统在平衡和不平衡状态下各模块分布的功率和电流的表达式,分析了并联系统的均流情况和工作特性。通过合理的参数设置,并联系统可以降低各模块参数不平衡带来的影响,有效扩大系统容量,适用于大功率场合。最后,通过实验结果验证了理论分析的正确性。     

磁耦合谐振式无线电能传输系统的分析与设计

分析并设计实现了一种基于脉冲驱动的磁耦合谐振式无线电能传输系统.介绍并阐述了磁耦合谐振式无线电能传输技术原理及其优越性.分析了脉冲驱动式磁耦合谐振无线电能传输系统中脉冲驱动频率fs及脉冲驱动占空比Don等相关参数对系统传输效率、功率的影响.对所提出的无线电能传输系统进行实验测试,实验结果表明,需综合考虑上述相关参数,以达到传输效率、传输功率的最优化设计.实验结果表明了理论分析的有效性.     

雷电流波形参数检测视角下的±800kV直流输电线路反击电磁暂态分析

从获取雷电流波形参数的角度出发,研究雷击特高压直流输电线路的避雷线档距中央、杆塔外撑角和塔顶时传输系统的行渡响应,依据分布参数电路理论分析注入传输系统的雷电流在各电流通道中的电流行波波形.当雷击避雷线或避雷线与杆塔外撑角连接处未造成闪络时,避雷线与杆塔外撑角连接处的暂态电流含有大部分雷电流上升沿响应;当雷击塔顶未闪络时...     

计及配电商的电力零售市场网损分摊方法

通过分析电力零售市场交易关系,提出售电商、用户和配电商共同承担网损的原则。定义了所有交易的功率传输因子矩阵,确定每笔交易的功率传输分布;通过对转移的网损积分等值,确定配电商购入功率的全网分布。基于功率分布,引入贡献因子理论,从支路功率的角度计算网损分摊系数,向所有市场参与者分摊网损。仿真结果表明,该方法有效、合理,能够完成竞争性电力零售市场中网损分摊的任务。     

非接触电能传输系统原副边补偿拓扑的研究

基于非接触电动汽车充电器的设计项目,针对非接触电能传输系统效率以及传输功率受到原副边补偿方式,以及补偿参数影响较大的问题,对非接触电能传输系统的结构特性进行分析,并且得出其参数的计算方法。重点比较电压型感应耦合传输系统的不同补偿拓扑结构以及补偿参数对于传输性能的影响曲线,从而可根据不同负载的种类以及大小选择不同的补偿结构与参数,为实际电路设计提供重要参考。     

无线电能传输系统中影响传输功率和效率的因素分析

射频功放模块是无线电能传输系统的重要组成部分,它的输出功率的大小直接决定了无线电能传输系统的传输功率。阻抗匹配是射频功放模块功率有效输出的必要条件,因此阻抗匹配对无线电能传输意义重大。本文理论分析了无线电能传输系统的等效阻抗以及影响阻抗值的因素。并针对无线电能传输系统阻抗特性提出了五种不同的调节阻抗的方法,并分析了其对无线电能传输系统的传输功率和效率的影响。最后进一步通过实验证实了所提参数对系统功率和效率的影响,为提高无线电能传输功率和效率提供了参考和借鉴。     

磁耦合共振单发双收系统传输特性分析

针对电器设备、武器系统等应用中存在一个能量发送端同时为多个负载非接触供能的情形,基于磁耦合共振的无线能量传输原理,建立了磁耦合共振"单发双收"理论模型,求解出"单发双收"系统输出总功率的数学计算公式。理论分析发现"单发双收"系统传输特性与"单发单收"性质类似,即当发送线圈和接收线圈距离的耦合系数较大时,系统存在共振频率分叉现象,并随收发端距离的增大,频率分叉现象逐渐消失。当系统存在两个接收端时,共振频率随径向距离的变化而变化,并且两接收端耦合越强,偏移现象越明显。利用OrCAD仿真软件和实验手段对系统传输特性进行仿真分析和实验研究,结果显示,实验、仿真结果与理论分析结论相吻合,文中所建磁耦合共振"单发双收"理论模型能准确描述系统传输特性。     

同轴旋转型MC-WPT系统电能与信号并行传输方法

针对同轴旋转型MC-WPT系统，提出一种基于同轴环形六绕组耦合机构的电能与信号并行传输方法。首先，建立六绕组耦合机构数学模型，给出电能与信号传输通道间的交叉耦合参数表达式。其次，结合有限元仿真，分析各绕组相对位置关系与电能与信号通道交叉耦合之间的关系，并在此基础上给出通道间实现解耦的条件。随后，分析并设计系统电能传输部分的补偿网络参数与特性，给出信号传输部分的信号发射与接收电路结构。最后，搭建MC-WPST系统实验原理样机，实验结果显示，所提出六绕组耦合机构对电能串扰以及开关噪声的基波部分有较好的抑制作用，在系统输出功率为150 W时实现了基于幅移键控的速率为19 200 bit/s的信号传输。     

感应耦合电能传输系统互感耦合参数的分析与优化

针对感应耦合电能传输(inductively coupled power transfer,ICPT)系统能效(传输功率和效率)优化问题,分析了互感耦合参数对4种典型拓扑结构ICPT系统能效的影响,并优化互感以提高系统的功率传输能力,同时,对优化得到的互感耦合参数的适用条件给出了限制;此外,针对原边采用串联补偿拓扑结构的ICPT系统在最大功率传输条件下,系统效率偏低的现象,提出一种新的系统综合评价指标。在满足系统输出功率的基础上,该指标综合考虑了系统效率、成本和可靠性等其他因素。通过在该指标下对系统的互感耦合参数进行优化,在满足功率传输的基础上,实现了ICPT系统的全局最优设计。最后,通过仿真和实验研究,证明了理论分析的正确性。     

电动汽车动态无线充电多接收线圈耦合功率波动性的研究

本文作者以电动汽车动态无线充电系统为研究对象,对功率的波动现象作了深入的研究。首先根据电路理论建立并分析电动汽车动态无线充电系统的不同数学模型,进而探究利用多接收线圈减小功率的波动。其次对多接收线圈动态耦合模型进行有限元仿真,探究动态无线充电过程中的耦合系数以及相关电参数的变化规律。最后根据仿真分析结果搭建电动汽车动态无线充电系统试验平台,分析该模型在动态无线充电过程中的传输功率波动情况。