电动汽车无线充电系统的设计与仿真

介绍了电动汽车无线充电系统的架构,分析了系统的基本原理,控制方法,谐振补偿结构,线圈设计。对比分析了常用的SS补偿结构和新型的LCC补偿结构,指出SS补偿结构不易控制和大功率效率低的缺点和LCC补偿结构具有一次侧恒流和原副边单位功率因数等特点,LCC补偿结构更加符合电动汽车无线充电技术的要求。文中采用LCC补偿结构,同时对电动汽车无线充电系统中的线圈进行设计,摒弃其他因素重点分析铁氧体的厚度与矩形线圈的长宽比对耦合系数的影响并针对电动汽车停车错位的实际情况,对双D矩形线圈进行优化设计,并给出仿真结果。     

无线能量传输系统双LCC谐振补偿电路研究

针对双LCC谐振补偿电路结构的研究中缺乏考虑系统增益特性,忽略电路整体的输出特性的不足,提出采用基于互感模型的阻抗特性分析法,该方法兼顾谐振系统的输出特性,确定一个与负载和耦合系数无关的固定频率点,在此频率点下发现了谐振电路具有纯阻性和恒流源输出的特性.提出两种实现前级H桥变换器ZVS的参数优化方法,从谐振电路增益角度对比分析了这两种优化参数方法对谐振系统输出特性不同的影响.设计了一台3.3kW的基于双LCC谐振补偿电路的变换器,仿真和实验验证了针对谐振补偿电路特性的分析及优化方法的正确性.     

电动汽车无线充电系统SS型补偿拓扑研究

随着电动汽车的普及,电动汽车的无线充电技术受到了广泛的关注.磁耦合谐振式无线传输系统的传输功率大,传输距离适中,因此磁耦合谐振式无线充电技术普遍应用于电动汽车无线充电.磁耦合谐振式无线充电系统可视为松耦合变压器,系统的原、副边线圈之间存在较大的漏感,需要添加相应的补偿拓扑来提升系统的功率和传输效率.对SS型补偿拓扑进行分析,并通过Matlab软件对其进行仿真,分析在不同的负载、电感和频率下系统的输出功率、传输效率的改变.结果显示SS型补偿拓扑的磁耦合谐振式无线传输系统可以承受较大范围的频率波动,输出功率和传输效率也较高,表明该拓扑结构适用于电动汽车无线充电系统中.     

基于接收侧变结构补偿的恒流恒压无线充电系统

随着无线电能传输技术快速发展,磁耦合式无线充电技术被广泛应用在锂电池充电领域.为进一步提升无线充电系统的安全性与充电效率,在串联-串联(series-series, S-S)型补偿网络的基础上设计一种基于接收侧π/T型变结构补偿网络的恒流恒压无线充电系统.利用等效电路分别建立恒流和恒压充电的模型,通过附加的电容电感和开关改变接收侧拓扑结构,实现无线充电系统输出稳定的电流电压.该结构无需原边和副边复杂的控制和通信,几乎没有无功功率输出.通过DSP控制器作为恒流恒压输出的切换控制器.最后通过仿真和实验验证了基于接收侧π/T型变结构补偿网络恒流恒压输出特性和参数设计的准确性.     

电动汽车用无线充电系统的线圈特性研究

针对电动汽车无线充电线圈的相关特性,提出了耦合谐振电路结合 Maxwell 软件建模的方法对 其进行分析;电动汽车用无线充电系统的互感线圈是实现无线充电的重要模块,对其进行特性研究有助于实 际生产中线圈的设计和优化。 为此,首先分析电动汽车用无线充电技术,并建立耦合谐振电路的等效模型进 行公式推导,进而通过 Matlab 仿真研究线圈互感系数对系统输出功率和传输效率的影响。 然后在 Maxwell 软件中搭建互感线圈的仿真模型,依次改变线圈的匝数、水平偏移程度和垂直距离进行仿真实验分析;仿真 得到线圈在不同互感系数下系统输出功率和传输效率线圈的变化情况和磁感应强度分布图、耦合系数变化 折线图。 根据仿真结果对线圈特性进行分析,最后得出随着互感系数的增加系统输出功率先增后减,传输效 率不断增加。 以及在线圈匝数减小线圈水平偏移程度以及垂直距离不断变大的情况下,线圈的耦合系数不 断降低,且降低幅度变大的线圈特性。     

基于UC3845实现的锂离子动力电池充电单元的研究

根据锂离子动力电池电动汽车车载充电的要求,提出了一种多组单元串联的充电电源结构,针对单端正激式充电单元主电路,基于电流型控制器UC3845设计了充电单元控制系统,着重介绍了电流检测内环、恒流-恒压输出特性控制外环的工作原理。     

具有恒流恒频恒压特性的IPT系统参数设计

针对传统恒流恒频恒压控制方法须额外增加开关电路和闭环控制存在的缺点,以谐振网络拓扑为原边并联-副边串联型(PS型)的感应电能传输(IPT)系统为研究对象,基于交流阻抗法,推导出原边谐振电流、系统谐振工作频率和负载输出电压近似恒定的约束条件.从而提出一种谐振网络参数的综合设计流程,使得系统在所设计的负载范围内,就能自然地保证原边谐振电流、系统谐振工作频率和负载输出电压同时近似恒定.该方法不加额外辅助开关电路便可同时实现恒流、恒频和恒压,具有良好的负载兼容性.仿真及实验结果验证了这种具有恒流恒频恒压特性的参数设计流程的正确性和有效性.     

用于电磁斥力机构的电容器充电电源

用于高压电网中的电磁斥力机构为基础,对机构中的重要组成部分电容器充电电源进行研究。充电电源采用Boost PFC(power factor correction)实现前级功率因数校正,不仅能够提高效率;而且在一定程度上降低了谐波对电网的污染。基于全桥LCL型谐振器来实现恒流特性,以确保电容器的恒流充电。采用状态空间平均法建立了Boost PFC的小信号模型;并给出设计方法。对谐振变换器的工作原理以及充电电源的工作过程进行详细分析。在研究变换器电流传输特性的基础上,给出了电容器充电电源的参数设计过程。最后,10 s内实现对2 000μF电容器充电至2 000 V的仿真实验验证了用于电磁斥力机构的电容器充电电源的精确可靠性。     

用于电磁斥力机构的电容器充电电源研究

用于高压电网中的电磁斥力机构为基础,对机构中的重要组成部分电容器充电电源进行研究。充电电源采用Boost PFC(power factor correction)实现前级功率因数校正,不仅能够提高效率;而且在一定程度上降低了谐波对电网的污染。基于全桥LCL型谐振器来实现恒流特性,以确保电容器的恒流充电。采用状态空间平均法建立了Boost PFC的小信号模型;并给出设计方法。对谐振变换器的工作原理以及充电电源的工作过程进行详细分析。在研究变换器电流传输特性的基础上,给出了电容器充电电源的参数设计过程。最后,10 s内实现对2 000μF电容器充电至2 000 V的仿真实验验证了用于电磁斥力机构的电容器充电电源的精确可靠性。     

智能LiMn_2O_4材料电特性测试仪的充放电模块设计

为了研究材料的电特性,设计了一种智能LiMn_2O_4材料电特性测试仪.主要介绍了硬件核心单元充放电模块的设计, 根据锂离子电池的特点采用二阶段法充电.系统采用继电器对电路的充放电状态进行切换,采用多路开关4053对电池通道进行切换,其两组开关在恒流充电与恒压充电电路中接入不同的位置,从而实现了采用恒流转恒压的充电方式.     

双负载无线充电系统交叉耦合分析

针对双负载无线充电系统中存在的交叉耦合问题,利用电路理论对系统进行建模,从电流向量、负载端电压及系统效率等方面,量化分析了交叉耦合现象,得出使系统谐振点发生偏移的结论,提出利用传输因式的方法确定补偿网络,解决这一问题,并验证其可行性,同时,在解决交叉耦合的条件下,通过增加负载端个数来增加系统效率,整个系统效率提升了8.17%.     

中国科学技术大学在无线充电芯片设计研究中取得进展

正近日,中国科学技术大学国家示范性微电子学院教授程林联合香港科技大学教授暨永雄课题组在无线充电芯片设计领域取得新进展。研究者提出了一种用于谐振无线功率传输的新型无线充电芯片架构(图1)。所提出的架构通过在单个功率级中实现整流、稳压和恒流-恒压充电而实现了高效率和低成本,为今后无线充电芯     

无线电能传输的双边LCL补偿网络建模与分析

利用双边LCL谐振补偿网络,实现磁耦合谐振式无线电能传输系统(MCR-WPT)在一些应用场合需要恒流输出的要求.首先,对LCL谐振网络进行建模与分析.其次,采用电路互感理论构建双边LCL谐振补偿磁耦合结构的等效电路模型,提出其参数配置的方法并对其性能进行分析.最后,通过样机实验,验证所提出参数配置方法和理论分析的可行性和正确性.实验样机的输出电流波动小于3%,在负载电阻大于100Ω时,整机效率可达到90%以上.     

动态无线充电系统功率波动抑制技术研究

设计了一种新型的双通道动态无线充电系统耦合机构,以解决动态无线充电系统在分段式发射导轨切换处的功率跌落问题。通过LCC-LCC型补偿拓扑,设计了两路能量传输通道,利用LCC-LCC补偿拓扑的恒流特性,推导了系统输出以及损耗与两通道耦合参数之间的关系,实现了较为稳定的功率传输,提升了系统的抗偏移特性以及抗跌落能力。最后对所提方法进行了仿真和实验,验证了双通道动态无线电能传输方案的可行性。     

基于PWM控制的可调电感补偿的谐振式无线充电技术

磁耦合谐振式无线充电技术是电动汽车充电领域新的发展方向,与强耦合感应式无线充电技术相比,磁耦合谐振式无线充电方式传输距离更远,无辐射污染,穿透性强。然而,在定距离串并磁耦合谐振式无线充电装置中,当发射线圈与接收线圈的距离由于某种原因发生变化时,原方和副方的谐振频率不一致,需要实时调整补偿电容,才能保证工作在当前距离下的最大效率。在分析前述问题的基础上,提出了一种基于PWM控制可调电感补偿方案,并通过实验验证了该方法能在一定距离范围内有效提高系统在变距离中的传输效率。     

基于脉宽调变控制的可调电感补偿的谐振式无线充电技术

磁耦合谐振式无线充电技术是电动汽车充电领域新的发展方向,与强耦合感应式无线充电技术相比,磁耦合谐振式无线充电方式传输距离更远、无辐射污染、穿透性强。然而,在定距离串并磁耦合谐振式无线充电装置中,当发射线圈与接收线圈的距离由于某种原因发生变化时,原方和副方的谐振频率不一致,需要实时调整补偿电容,才能保证工作在当前距离下的最大效率。在分析前述问题的基础上,提出了一种基于脉宽调变(pluse-width modulation,PWM)控制可调电感补偿方案;并通过实验验证了该方法能在一定距离范围内,有效地提高系统在变距离中的传输效率。     

科技资讯

正无线充电芯片设计研究取得重要进展无线充电作为未来充电技术的发展方向,在消费电子、生物医疗电子、物联网以及电动汽车等方面具有广阔的应用前景。中国科学技术大学国家示范性微电子学院程林教授联合香港科技大学暨永雄教授课题组设计了一种用于谐振无线功率传输的新型无线充电芯片架构并提出一种     

RLC并联谐振电路的实验研究

RLC并联谐振电路在实际应用中非常普遍,而目前高校电子电路实验中关于RLC并联谐振电路的实验研究却很少。文中提出利用晶体管共射极放大电路构造一个压控电流源作为RLC并联谐振电路的电流源激励的方法,对RLC并联谐振电路的阻抗特性及其应用等进行研究。实验结果表明,该方法完全可行,适用于高校电子电路实验教学。     

基于单片机控制的智能充电器

本文设计了一种针对镍镉电池的智能恒流充电器,具有结构简单、充电快速的特点,采用恒流充电的方式,对电池进行充电,有电压检测功能,转换电路由MOSFET功率开关来控制电流大小的切换,实现充满后自动转为涓流充电且报警提醒,保护电池寿命。在电路中用AT89C2051单片机来实现控制作用,从软硬件两个方面来共同实现,且整个充电过程可由单片机控制的指示灯看到。     

数字化交错并联BOOST PFC在车载充电机中的研究

为了减少电动汽车充电时对电网的谐波污染,必须对充电设备进行功率因数较正。针对3k W的电动汽车车载充电机,前级PFC电路采用了交错并联Boost PFC拓扑和数字平均电流法的双闭环控制设计方案。着重分析了主电路拓扑结构、器件设计以及数字化的控制策略。最后,通过MATLAB仿真与3.2k W样机验证,数字控制的交错并联Boost PFC电路实现功率因数为1,输出电压纹波与输入电流纹波均低于5%,满足车载充电的同时减少电网的谐波污染。