基于直流侧输入电流检测的无线充电系统负载估计

基于无线充电系统逆变器等效负载与直流侧输入电流之间的关系,提出了一种利用直流侧输入电流进行负载估计的方法。首先,建立模型分析了直流侧输入电流与逆变器输出电流的关系,并推导得到输入电流与负载之间的数学关系,从而实现了基于直流侧输入电流的负载估计。进而,通过仿真和实验验证了该负载估计方法。实验结果显示,该方法在10~100Ω的负载范围内估计误差小于10%,达到了较高的估计精度。最后,利用所提出的负载估计方法对系统进行了故障分析,结果表明该负载估计方法能够实现对系统故障状态的有效识别。     

副边自动切换充电模式的电动汽车无线充电系统设计

在电动汽车无线充电的过程中,恒流模式需要快速、稳定地切换到恒压模式以保障电池和电动汽车的安全,这往往需要原、副边之间的通信及原边复杂控制方法的介入。文中提出了一种免去原、副边之间的通信,且不需要原边提供控制手段,仅在副边自动切换谐振补偿网络即可完成恒流充电模式向恒压充电模式的快速切换的方法,同时提出了副边谐振补偿网络参数的设计方法,保证了切换过程中电池充电电压的稳定性。以LCC-LCC向LCC-S谐振补偿网络切换为例,对所提出的设计方法进行了分析和验证。实验表明,应用所提出的方法,输出的电流和电压随着电池等效负载的改变而保持恒定,且切换过程平滑稳定,结果满足电动汽车充电的要求。     

基于LCL谐振补偿网络的副边自动切换充电模式无线电能传输系统研究与设计

为满足电池在无线充电过程中所需要的先恒流输出后恒压输出的充电需求,该文从电路本质特性出发,基于LCL谐振补偿网络结构,提出一种通过切换副边的谐振补偿网络参数完成恒流充电模式向恒压充电模式的自动切换方法。所提出的方法可以免去原、副边之间的无线通信,且不需要改变原边的输入电压和频率。该文以谐振补偿网络两个电感比值α=1条件下的LCL型谐振补偿结构为例,对所提出的设计方法进行了分析和验证,搭建了一套实验平台,实现了线圈距离在20cm条件下,输出功率为1k W,效率为92%,恒流输出为5V,恒压输出为205V的WPT系统。实验表明,应用所提方法,能够实现电池在无线充电的过程中先恒流输出后恒压输出的充电需求,且切换过程自动、稳定。     

电动汽车移动式无线充电系统动态建模与特性分析

移动式无线充电系统能够显著减少电动汽车动力电池的携带量,具有广阔的应用前景。文中基于分段式多发射导轨方案,建立了电动汽车移动式无线充电系统的状态空间模型,进而推导出能够描述系统动态特性的小信号模型。搭建了试验平台,利用实际系统参数研究了移动充电过程中系统输出功率和效率的动态变化过程,以及导轨切换开通过程中系统的瞬态特性,并分析了不同切换开通位置对瞬态过程的影响。通过实验对建立的模型和分析得到的结论进行了验证。     

基于整流性负载补偿的无线充电系统T型阻抗匹配网络设计方法的优化

无线充电系统的阻抗匹配对于提高系统的能量传输能力具有重要意义。针对现有纯阻性整流性负载分析方法的缺点与不足,提出一种基于整流性负载补偿的无线充电系统T型阻抗匹配网络的优化方法。首先,分析基于传统整流性负载分析方法的T型阻抗匹配网络。其次,分析整流性负载的非线性特征,得出其感性特征不能忽略的结论,并根据此结论研究补偿整流性负载的方法,对T型阻抗匹配网络的设计方法进行优化。最后,对提出的优化方法进行仿真和实验验证。仿真和实验结果表明,该优化方法能够将无线充电系统的能量传输效率提高近1%,输出功率从2.52k W增大至2.77k W。     

基于单线圈双谐振结构的无线携能通信系统架构研究与设计

无线能量与无线信号的同时传输是目前无线电能传输系统研究的热点。本文以单线圈双谐振磁耦合结构为研究对象,构建系统模型,推导能量传输频率点的Q值、信号传输频率点的带宽、以及能量谐振通道与信号谐振通道之间的串扰公式。从兼顾能量传输性能和信号传输速率的角度,分析基于单线圈双谐振结构的无线携能通信系统电路参数设计的影响因素,给出电路参数的设计方法。最后,搭建仿真模型和实验平台,对所提出的电路参数设计方法进行验证。     

基于电动汽车无线充电的宽负载范围逆变器

电动汽车无线充电系统会工作在重载、轻载和空载等多种工况,因此其逆变器需要满足宽负载范围内的零电压开关(ZVS)要求。电动汽车无线充电系统一般采用移相全桥逆变器,而传统的移相全桥逆变器存在滞后臂难以实现ZVS的问题,无法满足宽负载工作范围的要求。该文采用带辅助网络的电流增强型全桥逆变器拓扑,对电动汽车无线充电系统的宽输出范围逆变器进行设计,通过分析实际系统中的电压/电流尖峰产生机理,采用相应的尖峰抑制措施,搭建了宽范围输出的逆变器硬件系统,实验结果表明在系统重载、轻载和空载状态下,逆变器均能实现ZVS软开关。