用于动态无线电能传输的新型线圈结构设计 被引量：1

1

作者 李争 孙仲淳 +2 位作者 唐明磊 谢奇龙 孙鹤旭 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期85-94,共10页

为改善动态无线电能传输(dynamic wireless power transfer,DWPT)过程中,因发射阵列之间摆放间距过大而产生的输出电压和输出功率的波动问题,提出一种新型发射结构。首先,在BPP(bipolar pad)线圈结构基础上,将主发射(domination transmi... 为改善动态无线电能传输(dynamic wireless power transfer,DWPT)过程中,因发射阵列之间摆放间距过大而产生的输出电压和输出功率的波动问题,提出一种新型发射结构。首先,在BPP(bipolar pad)线圈结构基础上,将主发射(domination transmitter,Dtx)线圈与补偿(compensation,Cx)线圈串联组成一个发射段,并对DWPT系统采用分段控制,以减小损耗;其次,采用解耦电容解耦Dtx线圈与Cx线圈,并分析了系统的电路原理;然后,利用Ansys Maxwell有限元分析软件对耦合结构进行优化设计,并选择最佳的切换位置,以减小功率的波动;最后,搭建实验平台以验证结构的可行性。实验结果表明:新型磁耦合结构输出功率的波动为3.9%,输出电压的波动为2.9%,与改进前的耦合结构相比,输出功率的波动降低了15.8%,输出电压的波动降低了7.6%;在相邻Dtx线圈的过渡区域中,与改进前的耦合结构相比,输出功率提高了33.8%,且系统传输效率稳定在88%左右。所提出的新型发射结构有助于减小移动过程中输出电压和输出功率的波动,可为磁耦合结构的设计与应用提供理论支持。 展开更多

关键词 动态无线电能传输 磁耦合结构 功率波动 补偿线圈 分段控制

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动态无线电能传输系统多接收线圈正反串联结构的互感计算与优化 被引量：10

2

作者 李中启 李上游 +2 位作者 李晶 邹瑶 黄守道 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第24期5153-5164,共12页

在磁耦合谐振式动态无线电能传输系统中,发射线圈与接收线圈之间的相对水平偏移距离将达到发射线圈边长的一半,此时线圈间互感波动非常剧烈,导致系统无法正常工作。为此该文提出了一种多接收线圈正反串联结构来减小互感波动率。首先,提... 在磁耦合谐振式动态无线电能传输系统中,发射线圈与接收线圈之间的相对水平偏移距离将达到发射线圈边长的一半,此时线圈间互感波动非常剧烈,导致系统无法正常工作。为此该文提出了一种多接收线圈正反串联结构来减小互感波动率。首先,提出了一种矩形线圈互感计算方法,运用提出的互感计算方法,分析了该线圈结构的互感特性;其次,给出了一种互感优化方法,运用提出的优化方法,得到了满足设计要求的各线圈参数;最后,根据得到的线圈参数,研制了一套基于多接收线圈正反串联结构的无线电能传输系统,通过仿真和实验验证了所提结构与方法的正确性。结果显示,运用提出的结构,其线圈间的偏移距离在发射线圈边长一半范围内变化时,线圈间最大互感波动率仅为3.81%。 展开更多

关键词 动态无线电能传输系统 互感计算 互感优化 多接收线圈正反串联结构

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动态无线电能传输系统多目标粒子群优化方法 被引量：6

3

作者 李阳 黄悦蓬 +3 位作者 刘雪莉 石少博 徐睿 寇苏雅 《电工电能新技术》 CSCD 北大核心 2022年第8期41-50,共10页

针对动态无线电能传输中互感波动导致功率和效率下降问题,本文提出了一种多参数、多目标优化控制方法,相较于单一目标优化方法,该方法实现了传输功率和线圈传输效率同步优化。首先,基于导轨式无线电能传输系统模型从原理上分析影响传输... 针对动态无线电能传输中互感波动导致功率和效率下降问题,本文提出了一种多参数、多目标优化控制方法,相较于单一目标优化方法,该方法实现了传输功率和线圈传输效率同步优化。首先,基于导轨式无线电能传输系统模型从原理上分析影响传输性能参数,建立了多目标优化数学模型;其次,传统多目标优化方法由于求解速度过慢导致无法适应频繁变化的动态工况,因此本文将该方法与粒子群算法结合,提升了优化方法的响应速度;最后搭建了仿真模型和实验样机对理论分析进行了验证,结果显示在10μH/s互感变化率下运动10 s后系统仍可以保持额定功率工作,且传输效率可以保持90%以上。 展开更多

关键词 动态无线电能传输 多目标优化 粒子群算法 功率效率同步优化方法

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一种动态无线电能传输系统的线圈切换方法 被引量：4

4

作者 杨金明 邓梓颖 孙杰杉 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2022年第11期198-203,共6页

阵列式动态无线电能传输系统因其运行损耗和漏磁更小、灵活性更好而被提出,其工作性能通常取决于发射阵列和接收线圈的结构。提出了一种基于LCC-S补偿拓扑的线圈切换方法,使切换时刻的互感下降和互感突变最小化以提高系统的偏移容忍度;... 阵列式动态无线电能传输系统因其运行损耗和漏磁更小、灵活性更好而被提出,其工作性能通常取决于发射阵列和接收线圈的结构。提出了一种基于LCC-S补偿拓扑的线圈切换方法,使切换时刻的互感下降和互感突变最小化以提高系统的偏移容忍度;同时,比较了应用该切换方法后,单层和双层发射阵列系统的工作性能。仿真结果显示,虽然双层发射阵列系统的切换控制更复杂,但在接收线圈与发射线圈间发生偏移时其输出功率下降更小,偏移容忍度更高。实验结果证明,该线圈切换方法在实际中有效可行。 展开更多

关键词 动态无线电能传输 发射阵列 接收线圈 切换方法 偏移容忍度

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基于双拾取结构的恒功率输出动态无线电能传输系统研究 被引量：21

5

作者 刘登伟 周坤卓 +2 位作者 刘野然 何正友 麦瑞坤 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第13期3899-3906,共8页

为减小移动供电过程中的功率波动,提出一种基于双拾取耦合结构的动态无线电能传输系统。通过采用相互重叠的双拾取线圈,保证了2个拾取的互感平方和是一个与拾取位置无关的常数,并在双拾取线圈之间引入互感,补偿了移动过程中单个拾取的... 为减小移动供电过程中的功率波动,提出一种基于双拾取耦合结构的动态无线电能传输系统。通过采用相互重叠的双拾取线圈,保证了2个拾取的互感平方和是一个与拾取位置无关的常数,并在双拾取线圈之间引入互感,补偿了移动过程中单个拾取的互感零点。推导每个拾取输出功率随等效负载电阻的变化规律,找出使系统输出功率恒定的等效负载电阻值,通过控制每个拾取的实际等效负载电阻,可以实现系统输出功率的恒定。最后,搭建实验平台,验证动态移动过程中系统恒功率输出特性。实验结果表明,在移动供电过程中,系统功率和电流在各个拾取之间平均分配,总输出功率的波动率为±2%。 展开更多

关键词 动态无线电能传输 双拾取耦合 等效负载 恒功率输出

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考虑线圈参数变化的SS型动态无线电能传输系统参数优化设计方法 被引量：8

6

作者 陆远方 黎祎阳 +2 位作者 杨斌 陈阳 麦瑞坤 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第18期4537-4547,共11页

在自动导引车的动态无线电能传输(DWPT)系统中,由于载重变化导致的接收端高度变化是不可避免的。这会造成系统线圈参数(自感和互感)改变,进而影响系统增益平稳。为了在DWPT系统接收端发生垂直偏移时保证系统增益平稳,该文基于串联串联(... 在自动导引车的动态无线电能传输(DWPT)系统中,由于载重变化导致的接收端高度变化是不可避免的。这会造成系统线圈参数(自感和互感)改变,进而影响系统增益平稳。为了在DWPT系统接收端发生垂直偏移时保证系统增益平稳,该文基于串联串联(SS)拓扑提出一种考虑线圈参数变化的补偿拓扑参数设计方法。通过建立考虑线圈参数变化的SS拓扑等效环路模型,分析系统增益与补偿参数的关系,确定补偿拓扑参数设计的约束条件与解空间范围。设计以输出电流增益平稳性与效率为目标的优化函数,基于粒子群优化算法提出一种SS拓扑补偿参数设计方法。所提方法在系统线圈参数变化的条件下,实现输出电流的稳定,且保有较高的效率。最后,搭建一套1kW的原理样机用于验证所提方法的有效性。实验结果表明:在设定的高度变化范围(20~80mm)内,耦合机构自感增加19.1μH、45.22μH,互感增加至2.4倍,系统输出电流最大波动率仅为3.55%,最高效率达96.52%。 展开更多

关键词 动态无线电能传输 线圈参数变化 参数设计 平稳输出 粒子群优化算法

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具有恒压输出特性的电场耦合式动态无线电能传输技术 被引量：8

7

作者 唐丁源 周玮 +2 位作者 黄亮 麦瑞坤 何正友 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第20期5385-5397,共13页

电场耦合式无线电能传输(EC-WPT)技术具有耦合机构轻、涡流损耗小和抗偏移性强等优势,这些优势很好地契合了动态无线电能传输系统的需求。但是,耦合参数和负载电阻的时变性会对EC-WPT系统的输出电压平稳性产生影响。因此,该文提出一种... 电场耦合式无线电能传输(EC-WPT)技术具有耦合机构轻、涡流损耗小和抗偏移性强等优势,这些优势很好地契合了动态无线电能传输系统的需求。但是,耦合参数和负载电阻的时变性会对EC-WPT系统的输出电压平稳性产生影响。因此,该文提出一种具有变负载与过分段恒压输出特性的动态EC-WPT系统。基于反混合G参数建立多端口电场耦合机构数学模型和等效电路,在此模型上提出兼具极板恒压与输出恒压特性的高阶补偿网络,并分析发射端同侧耦合对系统谐振的影响。理论分析表明,所设计的动态EC-WPT系统兼具变负载和过分段输出电压平稳的特性,同时论证了同侧耦合对系统谐振的影响为感性。实验结果显示,当直流侧负载从100Ω切换到30Ω时,系统输出电压变化率最大为11.58%,变负载电压基本恒定。30Ω负载下系统动态经过供电分段时输出电压跌落最大为2.33%,100Ω负载下系统动态经过供电分段时则为2.06%,过供电分段输出电压基本保持恒定。 展开更多

关键词 动态无线电能传输 电场耦合式无线电能传输 变负载 过分段 恒压输出

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一种双拾取动态无线电能传输系统控制方法研究 被引量：13

8

作者 李冲 周坤卓 石章海 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2020年第21期149-156,共8页

为提高动态无线电能传输系统的控制速度并保证移动供电时的电压稳定性和高效率,提出了一种基于双拾取耦合结构的互感估计控制方法。通过建立系统电压和输出功率的数学模型,分析了最优控制占空比与互感以及每个拾取电路等效串联电阻的关... 为提高动态无线电能传输系统的控制速度并保证移动供电时的电压稳定性和高效率,提出了一种基于双拾取耦合结构的互感估计控制方法。通过建立系统电压和输出功率的数学模型,分析了最优控制占空比与互感以及每个拾取电路等效串联电阻的关系,给出了一种通过直接计算占空比的闭环控制方法。在与发射端无通信连接的情况下,该控制方法能够提高拾取端电路的控制速度,且可以同时实现恒压输出与效率优化。实验结果表明,采用该控制方法的动态无线电能传输系统,在移动时负载侧输出电压能够保持恒定,输出电压的波动率为±0.988%,系统最高效率达93.18%,实验证明了所给出控制方法的有效性。 展开更多

关键词 动态无线电能传输 双拾取线圈 互感估计

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不同拾取端的动态无线电能传输系统研究

9

作者 刘飞飞 郭波超 +1 位作者 任舒琪 朱杨林 《电源学报》 CSCD 北大核心 2021年第1期173-181,共9页

为研究不同拾取端对动态无线电能传输系统的影响,首先使用诺以曼公式对互感进行数值分析,以探究耦合机构互感的变化对系统的传输效率和拾取端电压影响;再通过等效电路模型与基尔霍夫方程式,建立动态无线电能传输系统的数学模型,提取出... 为研究不同拾取端对动态无线电能传输系统的影响,首先使用诺以曼公式对互感进行数值分析,以探究耦合机构互感的变化对系统的传输效率和拾取端电压影响;再通过等效电路模型与基尔霍夫方程式,建立动态无线电能传输系统的数学模型,提取出系统传输效率与品质因数、耦合系数、负载和邻近线圈电阻值的关系式;最后通过制作不同拾取端的耦合机构,包括单线圈、串联式和并联式,在动态中对系统传输影响的分析。分析与实验结果相符,证明本文结论的有效性。 展开更多

关键词 动态无线电能传输 诺以曼公式 基尔霍夫方程式 系统传输效率 耦合机构

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无线电能传输零电压开关角跟踪和动态电容补偿矩阵复合控制策略 被引量：6

10

作者 李争 唐明磊 +2 位作者 解波 朱乙丁 孙鹤旭 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第12期3602-3615,共14页

为了保证动态无线电能传输(DWPT)系统工作于较高的电能传输效率和传输功率,减小由于系统参数变化导致的传输功率和传输效率的下降。该文提出一种零电压开关角(ZVSA)跟踪和动态电容补偿矩阵(DCCM)相结合的无线电能传输系统频率跟踪控制... 为了保证动态无线电能传输(DWPT)系统工作于较高的电能传输效率和传输功率,减小由于系统参数变化导致的传输功率和传输效率的下降。该文提出一种零电压开关角(ZVSA)跟踪和动态电容补偿矩阵(DCCM)相结合的无线电能传输系统频率跟踪控制策略。采用电流传感器来获取谐振电流的相位,并利用处理器产生的参考信号来测量谐振电流的相位。微控制根据频率漂移的程度计算补偿电容的大小,粗略地将自然谐振频率调至85 kHz,然后系统自动跟踪谐振电流相位,对谐振频率精确跟踪。该方法通过直接对相位检测电路输出的直流信号进行采样,轻松地获取高频电流的相位,大大降低了对微控制器的占用。该文提出的控制策略和系统结构结合了模拟电路和数字控制的优点,不仅对系统参数变化有高动态响应,而且极大地节省了处理器资源。 展开更多

关键词 动态无线电能传输(DWPT) 零电压开关角(ZVSA) 动态电容补偿矩阵(DCCM) 频率跟踪

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电动汽车动态无线电能恒功率充电 被引量：2

11

作者 欧术培 张海燕 路燈杰 《电源技术》 CAS 北大核心 2021年第4期528-531,共4页

电动汽车充电时,且电池电量低于80%时,为了保证充电效率一般采用恒功率充电。在动态无线电能传输系统中,电动汽车的不断移动会导致发射线圈和接受线圈的互感系数变化,致使电动汽车充电不稳定。为实现恒功率充电,提出了一种基于模型预测... 电动汽车充电时,且电池电量低于80%时,为了保证充电效率一般采用恒功率充电。在动态无线电能传输系统中,电动汽车的不断移动会导致发射线圈和接受线圈的互感系数变化,致使电动汽车充电不稳定。为实现恒功率充电,提出了一种基于模型预测控制(MPC)的动态无线电能传输系统(DWPT)恒功率输出的控制方法。通过对系统建立数学模型,对输出功率进行模型预测,建立最小化目标函数来获得期望输出功率所对应的最优占空比,使输出功率恒定。进行了模型预测控制的动态无线电能传输系统Simulink仿真,通过对比不同线圈互感系数下的输出功率,验证了该方法的可行性,并且通过搭建实物测得的数据也证实了该方法的可行性。 展开更多

关键词 动态无线电能传输 恒功率输出 模型预测控制 最优占空比 充电

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电动汽车动态无线充电系统输出电流模型预测控制 被引量：13

12

作者 田勇 冯华逸 +1 位作者 田劲东 向利娟 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第9期2310-2322,2447,共14页

动态无线电能传输(DWPT)能够为行驶中的电动汽车提供能量补给,有助于缓解里程焦虑、节省充电时间。然而,车辆行驶过程中发生的随机性横向偏移以及分段导轨切换区域的耦合关系变化等,都会引起充电功率波动。该文以LCC-S型磁耦合谐振式DWP... 动态无线电能传输(DWPT)能够为行驶中的电动汽车提供能量补给,有助于缓解里程焦虑、节省充电时间。然而,车辆行驶过程中发生的随机性横向偏移以及分段导轨切换区域的耦合关系变化等,都会引起充电功率波动。该文以LCC-S型磁耦合谐振式DWPT系统为例,提出一种结合卡尔曼滤波和模型预测控制的恒流控制方法。首先建立电能接收端Buck降压电路的状态空间模型;然后基于该模型设计卡尔曼滤波状态估计器和预测控制器;最后通过仿真和实验,验证了所提出的卡尔曼滤波和模型预测融合控制算法的有效性,并与传统的PI算法进行比较。结果表明,该控制器显著提高了恒流控制速度,并且对互感变化具有很强的鲁棒性。 展开更多

关键词 电动汽车 动态无线电能传输 功率控制 卡尔曼滤波 模型预测控制

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动态IPT系统后级稳压器的小信号模型修正和改进控制策略 被引量：1

13

作者 殷金安 陈乾宏 +2 位作者 尹艳浩 何明亮 刘立东 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2023年第8期161-166,共6页

针对单轨动态无线供电系统,在考虑整流桥前的电流断续及副边谐振电路寄生参数的影响下,分析了整流电压与负载的关系,指出因负载变化导致的整流电压大范围波动给后级稳压器的建模和闭环参数设计带来了挑战。为使后级稳压器小信号模型描... 针对单轨动态无线供电系统,在考虑整流桥前的电流断续及副边谐振电路寄生参数的影响下,分析了整流电压与负载的关系,指出因负载变化导致的整流电压大范围波动给后级稳压器的建模和闭环参数设计带来了挑战。为使后级稳压器小信号模型描述得更为准确,考虑了副边谐振电路的影响,引入幅值/频率修正系数,对后级稳压器小信号模型的低频段增益和中频段谐振峰频率进行了修正。在此基础上,为进一步提高系统的变负载动态响应能力,提出加入整流电压前馈环节。仿真与实验结果验证了理论分析的正确性和所提方案的有效性。 展开更多

关键词 动态无线电能传输 寄生参数 整流电压 小信号模型 控制策略

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电动汽车无线充电系统耦合系数估计方法研究 被引量：1

14

作者 郭瑞尧 王思亮 卢相璇 《南方农机》 2021年第11期109-112,共4页

电动汽车进行动态无线充电的过程中,汽车轴荷改变以及车道偏移会造成原副线圈的空间位置发生改变,导致耦合系数波动。在实际应用中,使用原边或双边参数进行耦合系数估计需要增加通讯模块,使充电方案变得复杂。针对该问题,提出一种基于... 电动汽车进行动态无线充电的过程中,汽车轴荷改变以及车道偏移会造成原副线圈的空间位置发生改变,导致耦合系数波动。在实际应用中,使用原边或双边参数进行耦合系数估计需要增加通讯模块,使充电方案变得复杂。针对该问题,提出一种基于二次侧参数的耦合系数估计方法,使车辆检测自身参数就可以完成耦合系数估计。在此基础上,根据当前耦合系数估计值调节DC/DC占空比,稳定充电效率。仿真结果表明:该方法可以准确估计当前耦合系数并提升充电效率,减少互感变化对充电效率的影响。 展开更多

关键词 磁耦合谐振式 动态无线电能传输 耦合系数估计 阻抗匹配 电动汽车

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