消除交叉耦合的三相感应式电能传输系统

传统的三相感应式电能传输系统的磁耦合机构存在严重的交叉耦合,影响系统效率。为了消除原副边线圈之间的交叉耦合,文中分析了三相串—串拓扑电路,利用DDQ结构线圈解耦的原理,在DDQ型线圈上增加一个与原DD线圈成90°放置的DD型线圈,使不同线圈间互感均为零,由此提出并设计了一种消除交叉耦合的三相感应式电能传输系统磁耦合机构。最后,搭建了一个3.3 kW的原理样机进行验证。实验表明,所设计的三相耦合机构的交叉耦合可以忽略,最高效率(直流—直流)可达95.61%,当系统偏移15%的情况下,内部的解耦被严重破坏时,系统效率发生下降,最大降低2.16%。实验结果表明该结构有效且可行,可适用于三相大功率传输。     

不同补偿拓扑结构下电动汽车无线充电系统传输特性对比

无线电能传输系统(WPTS)的核心器件为耦合变压器,其原、副边线圈间的气隙会产生漏感和激磁电感,从而降低输出功率和传输效率.为了补偿漏感和激磁电感,WPTS需要添加补偿网络.根据原、副边补偿方式不同,有SS(series-series)型、双边LCL型和双边LCC型补偿拓扑.针对这3种典型的补偿拓扑,通过MATLAB/...     

基于DU-PLL无线电能传输频率跟踪特性研究

在采用串串（SS）补偿结构的磁耦合谐振式无线电能传输（MCR-WPT）系统中,由于负载变化、传输距离变化和耦合线圈偏移等原因,会引起互感发生变化,导致系统失谐。当系统工作在失谐状态时,输出功率较小、功率因数低,同时较大的无功功率损耗会降低系统的传输效率。为使偏移后的系统能够工作在谐振状态,因此有必要对系统进行频率跟踪控制。通过对微分正交控制策略进行改进,采用直接相位补偿控制的方式,对系统的频率进行主动跟踪。该控制方法不依赖于反馈频率,具有较好的锁相精度和动态性能。最后通过仿真分析和实验证明理论分析的正确性。     

低谐波双级饱和磁控电抗器研究

为了降低单相磁控电抗器(MCR)产生的高次谐波,提出将磁控电抗器工作铁心设计为双级磁饱和结构,并建立了这种铁心结构的磁路数学模型,在分析单级磁控电抗器谐波分布特性的基础上,给出了双级磁饱和电抗器的谐波抵消原理.对所提出的双级饱和磁控电抗器进行了数值仿真和实验研究,结果表明,采用双级饱和铁心结构能将现有单级极限饱和结构的最大谐波含量由7%降低到2.8%.     

基于S-LCL补偿的磁场感应式电能传输系统研究

无线电能传输(wireless power transfer, WPT)是电力电子领域当下的热点研究方向之一。在许多应用场合,需要无线电能传输系统具备不受松耦合变压器线圈自感所限制,且与负载无关的恒定电流输出能力。文章提出一种基于S-LCL补偿的磁场感应式无线充电系统及其补偿参数的整定方法。通过对系统补偿参数的合理设置,系统能够在近似零相位角(zero phase angle, ZPA）运行下实现电流的恒定输出。通过调整补偿参数的大小,功率MOSFET能够实现零电压开关(zero-voltage switching, ZVS)。为验证理论分析的正确性,文章搭建了实验样机,其输入直流电压为50V,输出直流电流为4A,电能最大传输效率达92.8%。     

补偿参数对串/串补偿型无线电能传输系统特性的影响分析

以串/串补偿型无线电能传输(S/S-WPT)系统为研究对象,为了给补偿电容参数的优化选择提供一定的指导,基于变压器T模型等效电路对S/S-WPT系统进行建模分析,得到了系统实现输出恒压时补偿电容参数需满足的约束条件。在该约束条件下,进一步分析补偿电容参数对输入阻抗、输出电压增益和系统效率的影响,并得出了输入阻抗为感性的条件、输出电压增益的调节方法以及系统效率的优化途径。实验结果验证了理论分析的正确性。     

具备恒压特性的SP/S感应式无线电能传输系统

在感应式无线电能传输系统的实际应用中,通常需要系统输出电压保持恒定。采用一种基于串并/串(SP/S)谐振补偿的感应式无线电能传输系统拓扑结构,当系统发射端和接收端的相对位置确定并采用定频控制时,该结构在全负载范围内具备接收端输出恒压特性。同时分析了随着横向偏移的变化,系统输出恒压增益的变化特性。最后,设计了一个6.6 k W、20 k Hz定频控制的感应式无线电能传输实验系统,验证了所采用的SP/S谐振补偿拓扑结构的可行性和有效性。     

LCC S型无线电能传输系统的特性分析*

为满足无线电能传输系统恒压供电的需求,提出了一种LCC-S型无线电能传输系统.利用互感耦合理论建立了LCC-S型无线电能传输系统数学模型,推导了系统的输入阻抗角、传输效率、输出功率和输出电压的表达式.对输入阻抗角的分析表明除了预设的谐振频率外还有其他谐振频率,分析了频率对该补偿网络输出功率和传输效率的影响.最后,通过仿真验证LCC-S型无线电能传输系统的恒压输出特性,结果表明LCC-S型无线电能传输系统的输出电压不随负载变化而改变.     

饱和电抗器设计与运行特性仿真

针对在需要抑制高压直流换流阀中电流变化率的问题,采用磁路法与数值仿真相结合的方法设计了一款饱和电抗器。建立了数学模型,对测试方案进行了数值仿真,并将试验和仿真结果进行了对比。     

并联型可控饱和电抗器谐波特性分析

采用分段映射和傅立叶级数的分析方法对并联型可控饱和电抗器的谐波特性进行了详细分析。针对电工硅铜片的特点,将磁化曲线简化为两条具有不同斜率的折线。定义了饱和度概念后,推导出了傅氏系数及谐波总畸变率同饱和度之间的关系,仿真结果验证了理论分析的正确性。最后,对并联型可控饱和电抗器谐波抑制的途径进行了探讨。     

感应式无线电能传输系统抗偏移技术研究综述EI北大核心CSCD

无线电能传输(wireless power transfer,WPT)的应用初衷是为了让供电更加灵活方便,倘若系统的抗偏移性能不足,则难以满足实际应用的需求,因此抗偏移技术一直都是WPT系统研究的热点。文章综述国内外感应式WPT系统抗偏移技术的研究现状。首先,概述标准中关于偏移的定义和要求,介绍研究抗偏移技术的主要团队;其次,分析线圈偏移对系统输出性能的影响规律,并列出不同类抗偏移的技术手段;接着,重点介绍不同种类抗偏移技术的基本原理和主要研究成果,并指出不足之处;最后,论述抗偏移技术的未来研究方向。     

基于松耦合变压器感应式无线电能传输系统的设计

高效率、大功率是无线电能传输至关重要的性能指标,设计了一种基于松耦合变压器的感应式无线电能传输系统,在一次侧、二次侧均采用串联补偿电路和功率因数校正(PFC)电路,提高了电能利用效率,同时在网侧采用倍压整流,便于大功率电能传输,逆变采用双管双E类逆变器,提高了输出功率,最后通过仿真验证了系统的有效性,对大功率感应式无线电能系统设计具有借鉴价值。     

MCR-WPT系统传输特性研究及传输效率优化

以提高磁耦合谐振式无线电能传输(MCR-WPT)系统传输效率为主要目标,同时保证系统不发生频率分裂,对系统多个参数进行优化.利用互感模型分析影响MCR-WPT系统传输效率的因素,确定优化参数.从系统输入阻抗的角度分析系统产生频率分裂现象的原因及抑制方法.利用粒子群优化(PsO)算法对影响系统传输效率的因素进行优化,在抑制系统发生频率分裂的同时使系统传输效率达到最大,得到最优解对应的参数值.通过实验证明该方法有效提高了MCR-WPT系统传输效率,对MCR-WPT系统的参数确定具有一定参考意义.     

串联型可控饱和电抗器谐波特性分析

可控饱和电抗器在动态无功补偿、电机软启动、小电流接地选线等方面具有广阔的应用前景。针对电工硅钢片的特点,将基本磁化曲线简化为2条具有不同斜率的折线。采用傅里叶级数的分析方法对串联型可控饱和电抗器的谐波特性进行详细分析,获得了其电流谐波特性。通过定义饱和度的概念,推导出了可控饱和电抗器输出电流傅氏系数及总谐波畸变率同饱和度之间的关系。利用Matlab软件建立仿真模型,仿真结果验证了理论分析的正确性。最后,对串联型可控饱和电抗器谐波抑制的途径进行了探讨。     

新型单相低谐波饱和式可控电抗器

提出了一种新型的单相饱和式可控电抗器拓扑,将可控电抗器的控制绕组和辅助消谐绕组有机地统一起来。新的拓扑结构将控制绕组通过一个半桥控制电路和一个电压型的逆变器连接到和主绕组紧密耦合的辅助消谐绕组。消谐绕组在抑制谐波的同时担负从系统传递能量给控制绕组的功能。针对单相应用条件下,基于新的拓扑结构,利用能量平衡原理,检测系统侧的电流,在控制可控电抗器的等值电抗的同时,通过逆变器的输出电流,使可控电抗器在不同的工作状态下所产生的谐波得到补偿,从而使单相饱和式可控电抗器的谐波水平大为降低。仿真结果验证了新型拓扑结构的有效性和可行性。     

饱和电抗器的原理及特性试验

饱和电抗器是非线性元件,它利用铁磁质的磁导率可变进行工作,通过改变铁芯磁通从而改变磁导率,以调节电抗器的电感量,起到直流控制交流的作用。饱和电抗器在电力系统中有广泛的应用前景,例如,在超高压电网中作调相调压设备,在输电系统中可以抑制系统过电压,提高系统稳定性,抑制功率振荡,平衡负载,无功补偿,提高功率因数及抑制谐波。     

低谐波双级饱和叠形磁控电抗器

近年来国内外的新型可控电抗器在电气化铁路动态无功补偿装置、自动调谐消弧线圈等方面取得了较好的应用,但在减少单相应用条件下可控饱和类电抗器所产生的谐波比较困难。为了降低单相磁控电抗器产生的高次谐波,进一步减小磁控电抗器在双极饱和磁控电抗器产生的较高次谐波电流的含量,提出在极限饱和条件下将铁心设计为磁饱和结构,并概述了叠形磁饱和电抗器的谐波消波原理。对所提的叠形饱和磁控电抗器进行仿真研究的分析结果表明,采用该叠形饱和磁控电抗器铁心结构,可以将现有的单级限饱和结构的最大谐波含量由7%降低到1%。     

磁共振耦合电能传输系统功率与效率传输特性分析与优化

功率和效率是电能传输系统的两个重要指标,利用理论分析结合实验研究的方法,探讨磁共振耦合无线电能传输系统的功率和效率传输特性。分析指出负载功率与系统效率频率响应曲线均存在分叉现象,收发端参数相同的传输系统的负载功率频率响应曲线呈近似对称形状,分叉现象消失前的负载功率不随收发端距离的变化而变化;参数非对称系统频率分叉时存在主从共振频率之分,且负载功率会随收发端距离的增大先增大后减小。理论推导出系统临界耦合系数及功率最优传输条件下的收发端优化耦合系数数学表达式。针对峰值功率与峰值效率工作频率点不重合的特性,提出了基于信息反馈的能效优化控制策略,借助能量传输通道,利用负载调制技术将接收端工作状态向发送端实时反馈,实现能量传输过程的闭环控制。文中理论分析结论与实验结果相一致。     

基于LCL-S型无线电能传输系统效率优化研究

由于LCL-S型无线电能传输(WPT)系统具有初级恒流输出特性以及次级恒压输出特性,故其已经在WPT系统中得到了广泛应用。但是,在系统轻载时,逆变器输出电流存在畸变,此为LCL-S型WPT系统的固有缺点。针对此问题,在不影响WPT系统原特性的基础上,此处提出两种改进方法,并分析改进后系统的工作原理以及可取得的良好效果。最后,通过仿真分析和实验证明理论分析的正确性。     

谐振式电能无线传输中频率与距离的关系分析

对谐振耦合电能无线传输系统进行了理论推导,得出在等效阻抗虚部为零时系统达到谐振状态,传输效率可达到最大的结论,并用MATLAB仿真得出在频率分裂的情况下谐振频率与传输距离之间的关系曲线,用实验数据验证了结论的正确性。