含有中继线圈的三线圈无线电能传输(wireless power transfer,WPT)系统可以提高系统的传输距离和传输效率。文章基于耦合电感模型分析,并建立传统串联/串联/串联(series/series/series,S/S/S)补偿结构的三线圈磁耦合系统数学模型,但该...含有中继线圈的三线圈无线电能传输(wireless power transfer,WPT)系统可以提高系统的传输距离和传输效率。文章基于耦合电感模型分析,并建立传统串联/串联/串联(series/series/series,S/S/S)补偿结构的三线圈磁耦合系统数学模型,但该数学模型不够直观,不易对磁耦合系统除自感谐振式外的其他补偿参数确定方法进行分析。因此,提出利用变压器T网络模型进行三线圈磁耦合系统建模的新方法。基于所获得的解耦电路模型和等效漏感补偿理论,确定串联/串联/串联-并联(series/series/series-parallel,S/S/SP)、并联/串联/串联(parallel/series/series,P/S/S)、并联/串联/串联-并联(parallel/series/series-parallel, P/S/SP)补偿结构,提出S/S/S、S/S/SP、P/S/S、P/S/SP补偿结构的参数确定方法。所提方法在磁耦合系统不变的情况下,通过补偿电容及等效变比的设计,获得可变增益恒压的输出特性。该方法电路模型简单,设计思路清晰,参数选择灵活,有助于拓宽输出电压增益范围。展开更多
三线圈结构能够有效提升无线电能传输(Wireless Power Transfer,WPT)系统传输距离.S/S/S拓扑因简单实用而广泛应用于三线圈WPT系统,但传统的完全补偿方法令各线圈自感与补偿电容形成串联谐振,受线圈耦合及负载条件影响,系统无法在不同...三线圈结构能够有效提升无线电能传输(Wireless Power Transfer,WPT)系统传输距离.S/S/S拓扑因简单实用而广泛应用于三线圈WPT系统,但传统的完全补偿方法令各线圈自感与补偿电容形成串联谐振,受线圈耦合及负载条件影响,系统无法在不同工况下均达到最佳传输效率.针对这一问题,提出一种非完全补偿的S/S/S拓扑参数配置方法 .首先,通过对传统补偿方法分析,阐明了完全补偿时系统效率不佳的原因.然后,以线圈传导损耗最小为目标,采用非线性规划方法对中继和接收线圈补偿参数进行优化,同时匹配发射线圈最佳补偿参数以减小功率器件开关损耗.最后,通过仿真分析得到采用非完全补偿方法时的系统特性,揭示系统效率提升的内在机理,并以输出功率为1 kW的三线圈WPT系统为例开展实验研究.结果表明:与完全补偿方法相比,采用所提非完全补偿方法的系统AC-AC效率提高5.183%、输入电压降低85.3%;与中继线圈切换方法相比,AC-AC效率提高4.214%;所提方法能够实现逆变器功率器件的软开关和系统最优效率,增强三线圈WPT系统的实用性.展开更多
横向偏移问题是无线电能传输WPT(wireless power transfer)系统在电动汽车领域的应用中面临的主要难题。为提升电动汽车静态无线充电系统抗偏移性能,提出一种基于中继线圈切换的WPT系统。首先,建立了两线圈结构与三线圈结构WPT系统数学...横向偏移问题是无线电能传输WPT(wireless power transfer)系统在电动汽车领域的应用中面临的主要难题。为提升电动汽车静态无线充电系统抗偏移性能,提出一种基于中继线圈切换的WPT系统。首先,建立了两线圈结构与三线圈结构WPT系统数学模型。其次,研究了两线圈结构与三线圈结构WPT系统抗偏移性能,通过结合两线圈结构与三线圈结构的优势,提高系统整体抗偏移能力。最后,搭建样机进行实验验证,结果表明,在横向偏移距离为线圈尺寸50%的范围内,系统输出效率均达到85%以上。展开更多
文摘含有中继线圈的三线圈无线电能传输(wireless power transfer,WPT)系统可以提高系统的传输距离和传输效率。文章基于耦合电感模型分析,并建立传统串联/串联/串联(series/series/series,S/S/S)补偿结构的三线圈磁耦合系统数学模型,但该数学模型不够直观,不易对磁耦合系统除自感谐振式外的其他补偿参数确定方法进行分析。因此,提出利用变压器T网络模型进行三线圈磁耦合系统建模的新方法。基于所获得的解耦电路模型和等效漏感补偿理论,确定串联/串联/串联-并联(series/series/series-parallel,S/S/SP)、并联/串联/串联(parallel/series/series,P/S/S)、并联/串联/串联-并联(parallel/series/series-parallel, P/S/SP)补偿结构,提出S/S/S、S/S/SP、P/S/S、P/S/SP补偿结构的参数确定方法。所提方法在磁耦合系统不变的情况下,通过补偿电容及等效变比的设计,获得可变增益恒压的输出特性。该方法电路模型简单,设计思路清晰,参数选择灵活,有助于拓宽输出电压增益范围。
文摘三线圈结构能够有效提升无线电能传输(Wireless Power Transfer,WPT)系统传输距离.S/S/S拓扑因简单实用而广泛应用于三线圈WPT系统,但传统的完全补偿方法令各线圈自感与补偿电容形成串联谐振,受线圈耦合及负载条件影响,系统无法在不同工况下均达到最佳传输效率.针对这一问题,提出一种非完全补偿的S/S/S拓扑参数配置方法 .首先,通过对传统补偿方法分析,阐明了完全补偿时系统效率不佳的原因.然后,以线圈传导损耗最小为目标,采用非线性规划方法对中继和接收线圈补偿参数进行优化,同时匹配发射线圈最佳补偿参数以减小功率器件开关损耗.最后,通过仿真分析得到采用非完全补偿方法时的系统特性,揭示系统效率提升的内在机理,并以输出功率为1 kW的三线圈WPT系统为例开展实验研究.结果表明:与完全补偿方法相比,采用所提非完全补偿方法的系统AC-AC效率提高5.183%、输入电压降低85.3%;与中继线圈切换方法相比,AC-AC效率提高4.214%;所提方法能够实现逆变器功率器件的软开关和系统最优效率,增强三线圈WPT系统的实用性.
文摘横向偏移问题是无线电能传输WPT(wireless power transfer)系统在电动汽车领域的应用中面临的主要难题。为提升电动汽车静态无线充电系统抗偏移性能,提出一种基于中继线圈切换的WPT系统。首先,建立了两线圈结构与三线圈结构WPT系统数学模型。其次,研究了两线圈结构与三线圈结构WPT系统抗偏移性能,通过结合两线圈结构与三线圈结构的优势,提高系统整体抗偏移能力。最后,搭建样机进行实验验证,结果表明,在横向偏移距离为线圈尺寸50%的范围内,系统输出效率均达到85%以上。
基金financially supported by National Natural Science Foundation of China(51477117,51307120 and 51237005)Youth project of Tianjin fundamental application and advanced technology research plan.(15JCQNJC01900)
