LCL谐振型感应电能传输系统参数设计

LCL型谐振变换器已经广泛应用于感应电能传输(IPT)系统中,但目前的研究并没有针对LCL型IPT系统参数设计问题提出有效的方法,以获得预期的性能。对此建立了LCL型IPT系统的互感耦合模型,在此基础上将三阶LCL谐振网络分解为四阶LC-LC谐振网络,提出了一种分步求解谐振网络补偿参数的方法,简化了系统的参数设计难度,针对给定的预期性能设计了系统参数。推导了系统传输功率和效率的表达式,最后通过仿真验证了理论分析的正确性。     

电流型IPT系统新型输出恒压控制方法研究

针对电流型感应电能传输(IPT)系统负载变化时输出电压的稳定性问题,提出一种基于恒定跨阻增益特性的原边控制方法。以电流型IPT系统采用初次级并联(PP)补偿为研究对象,建立其互感等效电路并进行分析,推导出在特定工作条件下该拓扑具有恒定跨阻增益特性。并进一步分析了PP补偿谐振网络的效率特性,优化谐振网络参数使系统恒定跨阻增益频率为效率最优频率。为保持原边输入直流母线电流恒定,在传统电流型感应电能传输拓扑中加入恒流控制系统,并阐述了恒流控制原理。本文还提出了基于新型控制方法在给定条件下的IPT系统综合设计方法。最后,设计一台80W样机,实验结果与理论分析良好吻合,验证了论文所提控制方法的正确性。     

基于双拾取线圈的感应电能传输系统研究

传统的感应电能传输(inductive power transfer,IPT)系统利用单个拾取线圈实现能量传输,受副边半导体器件的容量限制,单个拾取线圈无法满足轨道机车等大功率移动负载(兆瓦级)需求。该文通过建立基于双拾取线圈的IPT系统以提高IPT系统的传输功率。论文利用电磁耦合理论分析双拾取线圈间的互感影响规律,并详细对比分析了考虑拾取线圈间互感前后IPT系统的工作指标。分析表明,考虑线圈间互感时的设计参数,能使IPT系统工作在谐振状态,且显著提高重载时IPT系统的输出功率和工作效率。通过建立双拾取机构IPT实验系统并保持原边恒流15 A,验证所提出方案的可靠性以及有效性。实验结果表明,相对于不计及互感影响方案而言,加入附加电容后,重载时(1.8Ω直流负载)IPT系统的输出功率和效率分别提高了82%和6%。     

谐振变换器的ZVS软开关同步整流技术研究

以感应电能传输(IPT)谐振变换器为研究对象,研究了谐振变换器的ZVS同步整流(SR)技术。分析了基于SR技术IPT谐振变换器的工作原理,利用系统的谐振工作特性,提出了一种新颖的ZVS软开关SR实现方法。建立了系统频闪映射稳态数学模型,给出了ZVS软开关SR的周期不动点函数、数值求解状态变量及ZVS软开关SR工作周期的算法流程。在设计控制电路的基础上,通过实验验证了提出的同步整流技术的可行性。     

LCL谐振型感应电能传输系统软开关方法研究

LCL谐振型感应电能传输(IPT)系统由于受到副边反射阻抗的影响,系统的软开关频率会随着负载的变化而发生漂移,甚至出现消失的情况。针对上述问题,利用互感耦合建模分析方法,研究了LCL谐振网络的参数匹配,得出了使系统存在软开关频率点的参数边界约束条件,并利用数值方法研究了系统在变负载情况下的频率特性。基于理论分析,提出了一种自激振荡反馈式频率跟踪方法,可以使逆变器的工作频率跟踪系统的软开关频率,搭建了实验系统对理论分析和频率跟踪方法的有效性进行了验证。     

感应电能传输系统分段供电的双自由度鲁棒控制

感应电能传输(IPT)系统在采用分段供电模式时,由于跨区段处励磁磁场强度分布不均,总会引起负载端拾取功率波动,影响系统稳定性及性能。针对IPT系统跨区段供电的输出稳定问题,以LCL谐振电路并联的IPT系统为研究对象,设计一种基于双自由度鲁棒控制的恒压输出策略。借助广义状态空间平均建模方法,结合跨区段处的互感扰动规律,建立参数不确定性模型;基于广义混合灵敏度指标,通过改变输出加权函数增益,得到快速抑制互感扰动影响的H∞鲁棒控制器;在此基础上,推导并设计出用于修正参考输入的前置滤波器;实验结果表明,双自由度鲁棒控制不仅对跨区段互感扰动影响具有较好抑制作用,且能明显改善对参考输入的跟踪响应性能。     

多谐振变换器直流耦合光伏制氢研究

光伏发电电解水制氢能够进一步提高光伏发电利用率,针对光伏制氢系统需工作在较宽范围输出电压的特点,提出一种基于多谐振变换器的直流耦合光伏制氢系统,能够满足氢能的高效制取。分析多谐振变换器的工作原理,引入序列二次规划法对多谐振变换器进行参数设计,解决多谐振变换器参数设计较为复杂的问题。在此基础上设计试验样机,并在试验样机对设计参数进行验证,验证结果表明:基于多谐振变换器的光伏制氢系统硬件电路参数设计合理,能满足变换器宽增益（输出电压200~ 650 V）、高效率（97.24%）的需求,降低了变换器因无功功率循环而造成的损耗,提高了光伏制氢效率。     

基于最小电流比值的IPT系统频率跟踪的动态调谐方法

在感应电能传输(IPT)系统中,含有磁心的电磁耦合机构的气隙间距变化会导致系统发送端与接收端自感及互感参数漂移,进而使得IPT系统处于失谐状态,增加了电源所需容量,降低了系统传输效率。针对该问题,提出一种基于最小电流比值的发送端频率跟踪的动态调谐方法。该方法通过实时测量发送线圈电流有效值与直流源输出电流平均值,在控制器中计算电流比值并根据最小电流比值原则,实时调节系统工作频率,使IPT系统恢复谐振状态,提高系统性能。最后,在不同气隙间距的情况下进行动态调谐实验验证。结果表明,当气隙间距变化时,所提方法有效实现了动态调谐,恢复了IPT系统谐振状态,达到减少电源所需容量、提高系统传输效率的目的,且最大效率提升幅度为1.64%。     

基于T型CLC谐振网络的恒压型电场耦合电能传输系统负载自适应技术

针对电场耦合无线电能传输(ECPT)系统的负载自适应问题以及如何保证系统负载在一定范围变化下具有恒压输出特性问题,基于T型CLC谐振网络提出了一种具有负载自适应特性的恒压型ECPT系统。分析T型CLC谐振网络的特性,推导出系统输出电压与负载电阻无关的表达式,建立系统满载和空载时的稳态模型,给出了系统参数设计方法。最后,利用仿真和实验验证了该文提出的ECPT系统及其参数设计方法的可行性和有效性。     

一种LCC谐振变换器的参数设计方法

针对电容输出滤波LCC谐振变换器设计时预设阻抗角导致变换器效率较低的问题,分析了LCC谐振变换器死区时间、谐振阻抗角和损耗之间的关系,推导出满足软开关条件的最小阻抗角与死区时间,得到LCC谐振变换器阻抗角与死区时间的选择方法,并以此为基础提出了谐振网络参数设计方法,使变换器在满足软开关条件的同时,阻抗角最小,减小了变换器损耗.用所提出的方法设计了160 W LCC谐振变换器电路,满载效率达到94.2％,实验结果证实该方法是有效的.     

高压直流输电系统平波滤波网络的综合优化

提出平波滤波网络,把高压直流输电（ＨＶＤＣ）系统直流侧的平波电抗器和直流滤波器综合起来加以研究,在对电路结构和参数进行分析的基础上,以满足等效干扰电流（ＥＤＣ）为基本要求,以年费用为目标函数,计及各面等式约束和不等式约束,运用非线性规划方法,提出了平波滤波网络综合优化的模型和算法,以某直流工程流站设计参数为算例进行仿真计算,得了满意的结果。     

计及分布式电源动态行为的配电网重构优化策略

解决分布式电源高渗透率地区电压越限的根本方法是实施合理的配电网规划。现有方法存在着人工智能算法初始域搜索半径过大以及动态时段划分与拓扑寻优分离的问题。引入半不变量法计算随机潮流来处理分布式电源动态行为带来的不确定性,并采用改进的NSGA-II算法实现配电网重构,提出了一种计及分布式电源动态行为的配电网重构概率约束优化策略和求解方法。特别提出了在网架寻优的基础上再在时间层面上依据优压参数再次整合优化来构建配电系统动态重构数学模型,最后采用嵌套基因回路搜索策略改进NSGA-Ⅱ算法并求解上述优化模型,以解决传统配电网规划中对强相关性随机变量考虑较少的不足。IEEE-33节点配电系统算例验证了所提方法的有效性。     

具有输入低频电流纹波抑制功能的光伏高频链并网逆变器

光伏发电系统对光伏电池输出电流低频纹波有严格的要求,而普通光伏并网逆变器通常增加滤波器容量或复杂的控制策略实现输入低频电流纹波抑制。将LCL-T谐振网络引入光伏并网逆变器,在变换器开关频率等于谐振频率时,可由谐振网络特性有效抑制光伏电池输出电流中的低频纹波。分析了光伏并网系统中电流、电压与各元件参数之间的关系,提出了相关元件参数的设计规则,并提出了相应的控制策略。实验结果表明,所提逆变器能够很好地抑制光伏电池输出电流中的低频纹波,且具有较高的效率。     

LLC谐振变换器参数设计及优化

介绍了一种应用于手机充电器上的LLC谐振变换器参数的设计方法. 基于高效率，高功率密度的要求，通过研究各参数对电路运行和性能所造成的影响，设计最优化的参数以满足变换器的设计要求，并给出实验结果以验证其可行性     

基于跳频控制策略的串联-串联谐振无线电能传输系统的参数优化设计方法

无线电能传输是一种方便、安全的电能传输方式。以实现蓄电池快速无线充电的串联-串联(SS)型谐振无线电能传输系统为研究对象,设计蓄电池三段式充电曲线,提出一种与之相对应的分段跳频控制策略。根据蓄电池充电曲线特征、SS谐振网络的恒压恒流特性和分段跳频控制策略,提出一种适用于蓄电池全范围充电的谐振网络参数优化设计的方法,为无线电能传输系统参数的优化设计提供了理论依据。搭建SS谐振无线电能传输装置,验证了参数选择的合理性和控制策略的有效性。在一次、二次侧之间距离12.5cm下,该装置实现了蓄电池的全范围三段式充电,并且整机效率最优达到93.5%。     

LLC谐振变换器的新型谐振网络参数设计方法

在LLC谐振变换器的设计中,谐振网络参数对变换器性能具有重要影响,合理选择谐振网络参数是实现变换器高效率的前提和保证。为此,提出一种简单的新型谐振网络参数设计方法,并给出其设计过程。在对LLC谐振变换器损耗、谐振网络传输效率和电压增益分析的基础上,选择合适的kQ乘积值,可以实现变换器增益要求、原边开关管的零电压开通和副边整流管的零电流关断,使变换器效率显著提高。最后制作了一台功率1 kW的样机,实验结果验证了所述方法的有效性。     

面向分布式一致性算法的通信网络优化设计

通信网络是实现分布式控制的基础设施。针对分布式一致性算法以及未来智能微电网的应用需求,提出了一种兼顾动态性、延迟鲁棒性和经济性的通信网络优化设计方法。首先,根据代数图论相关知识建立通信网络与相应矩阵的联系。其次,由不同矩阵定义了与通信网络相关的3个性能指标,并利用奈奎斯特稳定判据推导出最大通信延迟时间? 与拉普拉斯矩阵L特征值之间的关系。最后,由代数连通度相关定理,给出一种边数递减循环多目标优化方法。每次循环建立包含3个指标的多目标优化模型,并采用NSGA-II算法求解该边数下的满意解。重复上述过程直至网络不连通,根据网络的动态性和延迟鲁棒性选出所有满意解中的最终优化网络。仿真算例验证了所提优化方法的可行性和有效性。     

LLC谐振变换器参数设计

介绍了一种LLC谐振变换器参数的设计方法。基于高效率、高功率密度的要求,通过研究各参数对电路运行和性能所造成的影响,设计最优化的参数以满足变换器的设计要求,并给出实验结果。     

基于NSGA-II算法的有源配电网故障定位方法研究

文章提出一种适用于有源配电网故障定位的多目标优化模型,并采用带精英策略的非支配排序遗传算法(Non-dominant Sorting Genetic Algorithm with Elite Strategy,NSGA-Ⅱ)进行优化求解。传统的有源配电网故障定位方法采用单目标优化模型进行求解,其目标函数由各个分目标函数加权而成,但权值选取不当会影响定位结果,导致误判或漏判。而基于Pareto最优概念的NSGA-Ⅱ算法计算简单,能综合全局找到最优解,无需考虑权值的影响。最后,通过PSCAD搭建修正的IEEE 33节点配电网模型,并考虑到智能终端单元信息误报的三种情况,分别从单一、多重故障两方面进行仿真。通过选取四种典型故障情形,分别用文章方法和传统的基于单目标优化模型的定位方法进行对比。通过对比发现,基于NSGA-Ⅱ的多目标优化的故障定位方法在单一或多种类型信息误报下依然能够准确定位故障区段,可靠性高。