摘要
在面向区域型电能互联应用的虚拟交流母线式多端无线能量互联系统中,双极型线圈较低的耦合系数会导致母线侧线圈损耗过高,系统效率偏低。为此,该文提出一种混合式线圈结构,即利用平面方形线圈替代原来单一式结构中的部分双极型线圈,在保证多线圈交叉解耦的前提下提高耦合系数。在该结构的基础上,对系统参数展开优化设计。基于线圈拆分与等效的思想,提出一种统一化线圈建模方法,以此获取最大效率下线圈匝数、补偿电感和母线电流幅值的最优取值。最后,搭建四端口原理样机验证所提线圈结构和参数优化设计的有效性,优化后的系统其在不同运行模式下的效率均提升8%以上。
In multi-port wireless energy interconnection system with virtual AC bus for regional power interconnection application,the low coupling coefficient of bipolar coils will lead to high busbar side coil loss and low system efficiency.Therefore,a hybrid coil configuration is put forward,where some of the bipolar coils in the original unitary configuration are replaced by planar square coils to improve the coupling coefficient on the premise of multi-coil cross decoupling.Based on this configuration,the optimization design of system parameters is carried out.With the idea of coil separation and equivalence,a unified coil modeling method is proposed,and the optimal values of coil turns,compensation inductance and bus current amplitude for maximum efficiency can be obtained.Finally,four-port prototypes are built to verify the effectiveness of the proposed coil configuration and parameter optimization design,and the system efficiency in different operating modes is increased by more than 8%after optimization.
作者
周明华
刘福鑫
陈旭玲
金科
ZHOU Minghua;LIU Fuxin;CHEN Xuling;JIN Ke(College of Automation Engineering,Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,Nanjing 211106,Jiangsu Province,China)
出处
《中国电机工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2024年第14期5693-5701,I0021,共10页
Proceedings of the CSEE
基金
国家自然科学基金(51877103,52275492)
江苏省自然科学基金(BK20211184)
江苏省六大人才高峰项目(XYNQC-006)。
作者简介
周明华(1999),男,硕士研究生,研究方向为无线电能传输技术,zhouminghua@nuaa.edu.cn;通信作者:刘福鑫(1979),男,教授,博士生导师,研究方向为无线电能传输技术、变换器拓扑与控制和电能互联技术,liufuxin@nuaa.edu.cn;陈旭玲(1979),女,副教授,硕士生导师,研究方向为无线电能传输、机械电子和机械设计,chenxuling@nuaa.edu.cn;金科(1978),男,教授,博士生导师,研究方向为无线电能传输技术、新能源发电系统和功率电子变换技术,jinke@nuaa.edu.cn。
