电动汽车LCC型无线充电电路特性分析

针对电动汽车无线充电输出功率小、传输效率低等缺点,在LCC型补偿拓扑基础上,给出电动汽车无线充电电路模型,得到效率与功率表达式。分析该电路模型传输效率、输出功率随松耦合变压器原副边间距、工作频率和等效负载之间的关系。构建实验样机,实验结果验证与理论分析中电路传输效率随变压器原、副边间距变化趋势的一致性。     

微波Colpitts混沌电路在无线传输系统中的应用

Colpitts混沌振荡电路由单一的晶体三级管及其它线性元器件构成,是研究及应用非常广泛的三点式振荡电路。Colpitts混沌振荡电路能够产生各种不同频率的混沌信号,可以应用于无线传输、通信加密、信号检测等多个领域。介绍了两种类型的Colpitts混沌振荡器电路,并分析了其电路模型。同时将所产生的混沌振荡信号进行了对比、分析,并将其产生的混沌信号作为无线传输系统的激励信号。此外,互补累积分布函数曲线表明,以改进型的Colpitts混沌振荡电路所产生的混沌信号作为激励信号的无线电力传输系统具有更好的整流电路转换效率。最后,这些电路的转换效率的详图已被证明。     

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。     

基于无线能量传输的充电平台设计及其性能分析

无线能量传输作为一种新型的电力传输技术,为数量飞速增长的电子产品提供了便捷的充电方式,然而大功率驱动电路、充电距离和效率一直是制约无线充电技术实际应用因素.针对这些问题,基于磁耦合无线能量传输理论,对无线充电的等效电路进行了理论分析,探讨了影响充电效率的主要因素.以STM32单片机作为控制核心,通过设计大功率H桥式驱动电路、整流电路等,研制并搭建了无线能量传输充电实验平台,并对系统工作频率、无线充电距离以及有无中继线圈对系统性能的影响进行了实验和分析.结果表明所设计的无线能量传输充电平台具有相对完整的功能,且在24 V驱动电压、2 cm充电距离的情况下,负载接收功率达到了2.5W.     

谐振耦合式电能无线传输系统效率研究进展

谐振耦合式电能无线传输技术是有别于感应耦合式电能无线传输技术的一种新型技术,能实现供电设备和用电设备之间的中等距离电能传输。介绍了谐振耦合式电能无线传输技术的工作原理,对影响谐振耦合式电能无线传输系统传输效率的因素进行了分类研究,并给出了提高系统传输效率的方法。指出在实际应用中,要实现系统的最大效率传输,就要确定合适的电路工作方式、谐振频率和线圈参数。     

基于E类放大器的中距离无线能量传输系统

采用E类放大器设计大功率中距离无线能量传输系统,具有成本低、调试简单、高效等优点。针对大功率E类放大器导通角、LC滤波电路参数和阻抗匹配电路等设计问题进行详细分析,提出大功率E类放大器设计方法。建立四线圈两两耦合磁谐振无线能量传输系统等效电路模型,提出无线能量传输环节等效输入阻抗的计算方法。最后,以开关管损耗最低为目标,器件耐压、输入电压等限制条件为约束,设计并成功搭建无线能量传输系统,传输功率3kW,传输距离22cm,系统效率85%,对无线能量传输系统中大功率E类放大器设计方法进行验证。     

电动汽车无线充电电路互感优化及功效特性分析

功率和效率是无线电能传输(WPT)电路的重要指标,而互感、负载等参数直接影响WPT的功率和效率特性。推导了电动汽车无线充电串/串并(S/SP)补偿拓扑电路的功率和效率表达式,并优化电路互感参数,使电路传输功率和效率达到整体最优设计。仿真和实验验证了S/SP补偿拓扑电路功效特性分析的可行性。     

基于ZigBee的无线压力采集系统设计

针对油田中压力变送器对钻井泵、抽油机的液压参数靠有线传输方式,以及人工定期巡检的效率低和实时性差等缺点,从现场实际需要设计了一种采用ZigBee通信技术的无线压力采集系统。其硬件电路主要由供电电源管理模块电路、USB转串口电路、MSP430微处理及AD转换电路、PT2407齐平膜压力变送器接口电路、ZigBee通信模块电路组成。本系统的设计理念采用星状网络拓扑结构,提高了系统的抗干扰能力。经过实验室和油田现场测试表明：本无线压力采集系统的压力测量值相对误差0.01%～0.5%,有效传输距离达100米,克服了传统物理布线的不足,无线方式可以准确地进行数据采集和传输,该套无线压力采集系统,具有功耗低、易组网、无线化的优点,极大地提高了生产效率。     

磁耦合谐振式无线能量传输的阻抗匹配特性

针对无线电能传输过程中传输效率随匹配阻抗大小变化的特点,提出两种阻抗匹配的方法:一种是基于步进电动机通过检测网络反馈信号,控制网络通过GA神经网络算法控制步进电动机,改变电容实现阻抗匹配;另一种是基于直直变换器中Cuk电路的占空比大小来匹配阻抗的方法.在负载和线圈之间嵌入单相桥式整流电路和Cuk升降压变压器实现匹配.根据最大传输功率理论,定量分析了改变电路的阻抗值大小,使系统的传输功率及效率最大.在MATLAB/Simulink平台验证了两种阻抗匹配设计方案的有效性.结果 表明,利用基于步进电动机和Cuk电路的阻抗匹配方法可以实现最佳阻抗值匹配,使无线电能传输效率最大化.     

无线能量传输系统移相控制ZVS设计研究

由于滞后管的非零电压开关,采用全桥逆变器的无线能量传输系统在移相控制时会存在超前管误触发的问题。针对此情况,提出了一种基于LCC补偿电路的优化方法。首先,建立了无线能量传输系统模型;然后,根据该模型对系统在移相时实现零电压开关(ZVS)的补偿电路参数条件进行了推导;最后,利用仿真以及无线能量传输系统实验平台对优化前后系统的输出功率、传输效率等参数进行了分析,并对提出的优化方法进行验证。实验结果证明该方法能够实现无线能量传输系统滞后管的ZVS,有效提高了系统在移相时的整体效率,并且不影响其输出和传输性能。     

磁共振式无线电能传输相控电容调谐新方法

研究了磁共振式无线电能传输的传输效率,指出获得高传输效率的关键在于提高谐振电路的品质因数;针对高品质因数谐振电路的易失谐性,提出一种基于相控电容的谐振电路调谐方法:通过改变相控电容的相位角,等效形成一个可变电容,用此可变电容对谐振电路进行调谐,从而稳定传输效率和功率。分析相控电容调谐原理,设计相控电容调谐电路,给出相位与等效电容之间的对应关系,并采用仿真和实验的方法对其调谐特性进行了验证。结果表明:相控电容调谐具有一定的可行性,可使磁共振式无线电能传输在耦合改变时,通过谐振补偿来维持电能传输的稳定性,因而对其推广应用具有重要意义。     

非对称磁耦合谐振无线电能传输系统效率优化

针对线圈偏置对磁耦合谐振式无线电能传输系统传输效率的影响问题,首先,应用电路理论建立了无线电能传输系统的等效电路模型,并通过求解电路方程得到了系统传输效率的表达式;其次,根据线圈互感与空间位置的关系分析了线圈偏置对线圈互感的直接影响以及对传输效率的间接影响;得出了系统线圈偏置分为无方向性偏置与有方向性偏置两种;最后,设计了一套效率优化流程以补偿因线圈偏置而降低的传输效率。通过仿真实验验证了理论分析的正确性,为移动式无线充电系统的设计与优化提供了参考和借鉴。     

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。     

基于垂直中继的U型线圈切换系统设计与优化

与三线圈中继无线电能传输结构相比,两线圈结构具有更高的效率但传输距离较近,而三线圈结构多应用于中远距离无线电能传输,在近距离系统中效率偏低。对于电动汽车底盘距离不一导致充电效率低下的问题,本文给出一种基于垂直中继的U型线圈切换系统,该系统在适合的距离点切换,即在不同传输距离到达最优效率,可以解决间距变化导致效率低下的问题。本文对三线圈电路模型进行分析,对其线圈特性、负载特性和无线电能传输的距离特性进行分析及优化,推导出其效率影响因素,在此基础上进行系统仿真分析。仿真结果表明,与单一两线圈或三线圈结构模型相比,所设计的切换系统在较近和较远距离下无线电能传输效率都提升了58%;与普通三线圈结构相比,该系统无线电能传输效率最高提升了71%。     

无线电能传输技术亟待解决的问题及对策

首先分析了国内外无线电能传输技术的现有商业化情况、产品标准制定、学术论文和专利发表现状;然后探讨了目前最热门的两种无线电能传输技术--感应耦合和磁耦合谐振无线电能传输技术存在的问题,进而阐述它们在原理、结构和特性上的差异性,旨在解决将感应耦合与磁耦合谐振无线电能传输技术混淆的困惑,以推动无线电能传输技术的进一步发展;最后,针对现有无线电能传输技术发展的瓶颈,介绍了基于分数阶电路原理、宇称-时间对称原理的两种新型的无线电能传输技术,指出无线电能传输技术要成为一种通用技术,还需在机理上有根本性的突破。     

高频磁场检测中采样保持器的设计及其性能分析

磁共振耦合无线电能传输技术是当前电能传输领域的前沿课题,该技术通过高频磁共振耦合实现电能传输,高频磁场是其实现电能无线传输的媒介。收发线圈间的互感耦合系数直接影响着系统的传输效率和传输距离。空间磁场强度同步检测是准确分析互感耦合系数最直接的方法。高速、宽频带的采样保持器是实现空间高频磁场强度同步检测的关键。从采样保持器的原理出发,详细分析了采样保持器内放大器的不同工作模式和电容的材质对采样保持电路性能的影响,探讨了空间高频磁场信号的特性及其对采样保持器的要求。在此基础上,设计了一种高速采样保值器,并通过实验对其在不同模式下的性能做了详细分析。     

磁耦合谐振式无线电能传输ARM和CPLD控制研究

磁耦合谐振式无线电能传输是中距离传输技术。两个耦合电路通过电磁场传递能量,当发射回路和接收回路处于谐振状态时,谐振体之间能量交换效率最高。设计了1台谐振频率70 k Hz的实验装置,发射端以ARM和CPLD为主控芯片,接收端以ARM为主控芯片,分模块设计了控制电路,并提出了一种基于ARM的频率跟踪控制方法。实验表明,控制系统运行稳定,控制效果理想。     

基于GaN器件的高电压线路多米诺无线供电系统设计

为系统解决高电压复杂电磁场环境塔基设备供电问题,提出一种基于GaN(氮化镓,第三代半导体材料)器件的多米诺中继型无线供电系统及配置方法。首先基于电路互感耦合模型和有限元仿真对多米诺无线供电系统的频率特性和功效特性进行了分析,发现通过调节负载阻抗匹配和适当提高驱动频率,能够有效改善系统的传输功效特性和抗频率失调特性,并结合电场分布云图对系统的电磁兼容性进行验证。在此基础上搭建基于GaN器件的多米诺无线供电系统实验样机,测试结果表明该系统能够实现高电压等级远距离、高效率的无线供电,且具有较好的抗频率失调特性,为无线电能传输技术在高电压设备供电领域的应用提供了参考依据。