宽频磁耦合谐振式无线电能传输系统特性分析

首先建立电路模型,结合互感计算,对磁耦合谐振式无线电能传输特性进行建模和仿真分析,研究发射线圈和接收线圈电感值的选择对系统传输特性的影响,建立传输距离、谐振频率与负载功率、传输效率等传输特性的关系,为发射和接收谐振回路的参数设计提供详尽的理论依据;其次分析宽频E类功率放大器特性,为电路在宽频带工作状态下保持较高的系统效率提供了解决方案;最后通过实验分析,对理论推导和仿真结果进行验证。     

基于多层谐振器结构的谐振式无线电能传输系统

为提高谐振式无线电能传输系统在有限体积内的功率传输,提出了一种基于多层谐振器结构的谐振式无线电能传输系统。首先分析了该系统的自感和互感参数计算方法,并在此基础上得到系统的电路模型。同时,通过仿真和实验分析了不同层数的谐振器结构特性、传输特性和频率特性。结果表明:此谐振器的设计优化方法可以解决有限体积内功率的大规模传输问题。     

一种新型电压源感应加热负载匹配方法的研究

分析了利用三阶负载谐振网络的静电感应法对电压型感应加热电源进行负载匹配的过补偿和欠补偿两种电路，给出了设计和计算方法。根据匹配电路的结构和响应，分析了两种匹配方式对逆变器开关状态的影响．在分析逆变器开关管的开关损耗后发现，过补偿三阶谐振电路相对于欠补偿有很大的优点，尤其适合高频变换器。通过仿真和实验对理论分析结果进行了验证，其结果证明了分析的合理性。     

一种无线电能传输系统的盘式谐振器优化设计

无线电能传输系统在给定工作频率下,发射和接收线圈间的互感、等效内阻以及负载阻抗是影响系统传输效率的主要因素。针对线圈设计过程中各参数之间的特性和相互约束关系,提出一种在给定工作频率、传输距离下的盘式谐振器的优化与设计方法。该方法综合考虑谐振频率、线圈半径、匝数等因素,以传输效率为优化目标,解决了特定条件下的具体谐振器设计问题。实验结果与解析、仿真结果具有较好的一致性,验证了该方法的正确性和有效性。     

多耦合线圈自动切换技术的无线电能传输系统

磁耦合谐振无线电能传输(MCR-WPT)系统功率传输效率随传输距离变化而迅速下降。为此,根据四线圈MCR-WPT系统电感耦合模型,推导出传输效率的数学计算式,以此提出利用不同半径的谐振器耦合线圈来匹配不同传输距离,并利用微控制器自动切换对应的谐振器耦合线圈。为验证设计方法的有效性进行仿真和实验分析,结果表明,这种方法可以使系统能量传输效率在较宽的距离区间内维持高效的水平。     

SLR式软开关充电电源的设计

设计了一种以串联负载谐振变换器为主电路拓扑的充电电源,介绍了串联负载谐振变换器的工作原理和软开关特性。分析了在电池负载条件下电路的电流特性,设计了控制电路,通过定脉宽调频控制实现对负载的恒流充电。针对输出电流纹波较大的问题,设计了电源模块交错并联的解决方法,仿真验证了该方法的可行性。研制了一台电源模块样机,实验结果表明...     

磁耦合谐振无线传输系统传输特性的研究及优化

以提高磁耦合谐振式无线电能传输系统的传输效率为目标,对系统多参数匹配问题进行优化,使得无线电能传输系统整体工作在最佳状态。利用Matlab仿真软件对影响磁耦合谐振式无线电能传输系统效率的频率、传输距离、负载阻值3个关键参数进行研究。然后以提高系统传输效率为目标,利用自适应粒子群优化算法,寻找这3个关键参数的最优匹配值。最后对自适应粒子群优化算法进行仿真,得到了最优解对应的参数值。仿真结果证明该方法的有效性,研究对磁耦合谐振式无线电能传输系统的效率优化有指导意义,具有一定的实用价值。     

基于T-Π复合谐振网络的恒压型电场耦合无线电能传输系统

电场耦合无线电能传输(ECPT)技术是一种以高频电场作为能量介质的无线电能传输方式。在实际应用中,相当一部分用电设备要求工作电压不随其负载的变化而发生大的改变。针对这种需求,分析对比现有的恒压型ECPT系统的特性,提出一种T-Π复合谐振网络。该拓扑利用自身的传输特性来实现输出电压不随负载的变化而改变,无需额外设置检测与调节电路。同时,还能保证系统始终工作于零相角(ZPA)状态。另外,为了确保系统具有较低的总谐波畸变率、参数敏感性以及足够大的负载可变范围,研究采用不同参数配置方法的T-LCL谐振网络的恒流特性与Π-CLC谐振网络的恒压特性,并在此基础上给出谐振网络的配置方法以及系统主要参数的设计方法。最后通过仿真与实验验证了所提出系统的传输特性以及参数设计方法的正确性。     

饱和电抗器LCL补偿感应式无线电能 传输系统谐波特性分析

针对LCL-S拓扑补偿的感应式无线电能传输系统,分析其频率分叉特性,获得了次谐振点频率的特点。通过设计感应耦合功率传输(ICPT)系统的参数能够消除频率分叉,提高系统的稳定性。得到了一般固有谐振点工作时,系统的输出功率较次谐振点的输出功率低的结论。为提高ICPT系统的可控能力,提出一种一次侧采用直流可控饱和电抗器的LC复合谐振网络的ICPT电路,基于互感模型和电路理论,详细分析输出电压的特点。以方波脉冲作为系统电源,饱和电抗器产生的高次谐波电流经过补偿网络能够传输到负载,提高系统传输功率。利用有限元软件建立饱和电抗器模型进行仿真,搭建实物样机系统进行实验,仿真结果和实验验证了理论分析的正确性。     

多耦合线圈的磁耦合谐振无线电能传输系统

基于耦合电感理论建立了4线圈磁耦合谐振无线电能传输(MCR-WRT)系统的电路模型,根据该模型推导出耦合系数、能量传输距离和能量传输效率之间的数学关系。针对4线圈MCR-WRT系统能量传输效率随传输距离变化而变化的现象,提出利用开关切换不同半径谐振器耦合线圈来匹配不同传输距离的方法。为验证该方法的有效性,进行了电磁仿真、电路仿真和实验分析。结果表明,采用这种方法有效地提高了系统在不同传输距离下的能量传输效率。     

准单级功率变换的高效单相三端口功率因数校正变换器

由于Boost型功率因数校正(PFC)变换器输出电压必须高于交流电压峰值,因此当负载电压较低时,其需要级联直流/直流(DC/DC)变换器,不利于系统效率提高。以优化PFC变换器随电网电压变化的瞬时效率、进而提升整体效率为目标,研究了一种单相三端口PFC变换器。通过将传统三电平Boost变换器的低压侧分压电容直接用作负载输出端口,并构造出一个高压端口,可以实现交流输入侧和直流负载侧之间的准单级功率变换,有效减小了系统中功率变换的级数,从而实现PFC变换器整体效率的提升。此外,准单级功率变换的特性还有利于减小后级DC/DC变换器的电压电流应力和功率损耗,进一步提高交流/直流(AC/DC)变换器的整体效率。文中详细分析了三端口PFC变换器的工作原理和控制策略,建立了损耗分析模型并进行了仿真验证。最后,利用2kW实验样机验证了所研究变换器在改善系统效率方面的有效性。     

谐振变换器开关死区引起的直流变压器的功率损失

随着直流微电网和直流配电网的兴起,作为直流电压隔离变换的直流变压器备受关注。具有恒变压比的直流变压器通常采用高频谐振变换器和50%占空比控制,具有高效简洁的特点。本文分析了考虑开关死区情况下直流变压器的典型工作模态,推导建立了传输功率与开关死区时间的数学表达式,得到了死区将会降低直流变压器的传输功率的结论。建立了一种CLLC型谐振变换器拓扑的直流变压器的仿真模型和实验平台,结果验证了上述结论的正确性。     

级联式电力电子变压器的主动非均衡功率控制

电力电子变压器是交直流混合配电网的关键设备,为提高级联式电力电子变压器轻载运行效率,文中结合混合脉宽调制技术的非均衡特性,提出一种基于功率主动非均衡控制的效率优化策略。通过输入级级联H桥变换器在混合脉宽调制下的损耗分析以及隔离双向DC/DC变换器的损耗分析,建立了级联式电力电子变压器运行效率模型,据此分析各单元功率非均衡分配以提升整体运行效率的可行性。对混合脉宽调制下各单元功率稳定运行范围进行了推导,并提出适用于系统轻载效率优化的功率主动非均衡控制策略。最后,通过实验对所提控制策略与传统功率均衡控制进行了对比验证,结果表明所提功率非均衡控制可降低轻载条件下的系统损耗,提高电力电子变压器的整体效率。     

基于长短期记忆网络的永磁同步风机变换器开路故障诊断研究

永磁同步风机通过全功率背靠背变换器与电网连接,实现风能与电能的转换。风机的运行环境恶劣,变换器的电力电子开关器件容易发生开路故障,影响风力发电系统的正常运行。针对永磁同步风机网侧变换器和机侧变换器常见的开关管开路故障,提出一种基于长短期记忆网络的故障诊断算法。分析变换器开关管故障下的永磁同步风机输出变化,基于风机变换器开路故障样本数据,构造具有多隐藏层的网络结构挖掘信号中的隐藏信息,充分利用长短期记忆网络优异的模式识别能力,深度提取不同工作条件和故障状态下的网侧电流和发电机电流的信号特征,提高故障诊断性能。仿真结果表明,提出的故障诊断方法能够快速、准确地识别出永磁同步风机的变换器开路故障。     

一种基于非反相Buck-Boost变换器光伏分布式MPPT的研究

分析了基于非反相Buck-Boost变换器光伏分布式MPPT的工作原理、工作模式及其阻抗变换特性,从负载阻抗匹配的角度阐述了最大功率点跟踪的实质,并在此基础上提出了用于非反相Buck-Boost变换器的最大功率点跟踪控制策略,此算法能够自适应地选择不同的工作模式,使系统始终工作在最大功率点,实验结果验证了该算法的可行性...     

新型有源升压功率变换器及其在开关磁阻电机中的转矩脉动抑制

提出一种绕组退磁电压实时控制,且结构简单的新型有源升压功率变换器。该变换器利用绕组退磁能量和有源功率器件,根据电机工况实时控制绕组退磁电压,实现转速、负载较大变化情况下开关磁阻电机的高效率、低转矩脉动运行。同时,该变换器一相绕组仅需一个IGBT和一个二极管,简化了变换器结构。分析该新型有源升压功率变换器拓扑及在三相开关磁阻电机中的工作机理,研究绕组退磁电压对退磁相负转矩的影响,并对其数学模型进行推导。在此基础上,结合瞬时转矩控制策略,构建了基于该新型有源升压功率变换器的开关磁阻电机驱动系统,通过仿真与实验研究,验证了理论分析的有效性和优越性。     

一种实用的串并联混合有源电力滤波器

设计了一种实用的串并联混合有源电力滤波器，分析了其结构、工作原理和滤波性能。在该滤波器中，串联在系统和谐波负载之间的零磁通变流器可自动对基波呈低阻抗、对谐波呈高阻抗，从而实时检测出剩余谐波电流流过变流器时产生的谐波电压降、实现滤波；逆变器可产生一个与检测到的谐波电压成正比的电压。通过将耦合变压器与无源电力滤波器串联后并入电网，减少了流入系统的谐波电流。实验结果验证了该滤波器设计原理的正确性，表明其能有效降低滤波器有源部分的容量，具有良好的滤波性能。     

150W PT功率变换器输入匹配网络的设计

本文从压电陶瓷变压器（PT）自身的工作特点和电气特性出发,提出PT功率变换器主电路的设计方法——窄带控制方法,并应用该主导思想设计并验证了输入匹配网络。主要完成了如下工作：分析了输入匹配网络的作用,给出了设计方法.并计算出各个参数;根据确定的参数用PSpice进行了仿真,结果显示系统达到设计要求;测量了加入匹配网络后的关键实验波形.波形显示.加入输入匹配网络后,基本满足设计要求。实现了窄带控制.输出功率达到150W.效率达到90%。     

利用基波分析法的串联谐振电容充电电源建模

为进一步研究因具有电流源特性而已广泛应用于电容器充电电路中的串联谐振变换器,利用基波分析法分析了串联谐振变换器,建立了串联谐振变换器基波分析法的稳态模型并在适当修改后用于串联谐振电容充电电源的研究。用搭建的30 kW、1 kV电容充电电源样机验证的结果表明,实验与理论结果在特定条件下非常符合。利用该模型可更快地确定电路工作在给定条件下的谐振参数,使电源的整体效率和器件的应力都取得最优,使用稳态模型仿真可大大地节省仿真时间,从而使系统的设计更快捷,工作更稳定。     

小功率开关电源原理分析及其低待机损耗应用

介绍了小功率反激式Flyback变换器的工作原理；给出了变换器电路拓扑及在不同模式时，变压器原、副边电感的电流波形图。在大功率电源应用场合，将Flyback变换器与主电路类似并联，使得该电路拓扑结构具有低待机损耗、高效率、快速负载动态响应等优点。给出了试验结果并证实了其可行性。