新型无接触电能传输系统多负载解耦控制研究

利用无接触感应耦合电能传输系统互感数学模型,研究了多负载时系统的功率传输问题.提出了一种解耦控制策略,在能量拾取侧中增加一个Boost电路.在负载轻载时,以较低开关频率控制Boost电路中功率开关管的通断.当功率开关管关断时,系统向负载传输功率;当功率开关管导通时,系统屏蔽副边负载,实现原边线圈与副边线圈的解耦控制.针对系统有无Boost电路分别进行了PSpice仿真分析.理论分析与仿真结果表明,该控制方法能在多负载系统的单一负载轻载时实现副边线圈与原边线圈的电磁解耦,为多负载无接触感应耦合电能传输系统的稳定运行提供保障.     

无线电能传输开关电容调谐方法

针对无线电能传输谐振电路的失谐问题,提出了一种"固定电容+开关管"的调谐新方法。通过开关管调节电容的导通与关断时间,等效形成一个可变电容,据此对失谐电路进行调谐,保持谐振电路在原有谐振频率下谐振。给出了开关电容调谐原理,推导了控制角与调谐范围之间的关系,并通过仿真及实验验证了该方法的有效性。结果表明,开关电容调谐方法具有调节范围宽、控制方便、易于实施的特点,是无线电能传输调谐技术的一种新方法,可用于人体植入式微电子装置的无线供能中。     

感应电能传输系统环流抑制方法

感应电能传输技术是一种利用磁场耦合来实现电能以无接触的方式进行传输的技术。在系统中,由于开关管在谐振电容电压非零点切换会导致环流的出现。环流使谐振电容电压波形发生畸变,EMI增强,开关管损耗增大,严重影响系统的稳定性和传输效率 ［6］。通过分析指出谐振频率变化是环流产生的原因。通过分析开关管在谐振电压过零点之前和过零点之后切换时环流的特点以及开关频率与谐振频率之间的关系,提出一种通过实时检测环流方向,动态调节开关频率与谐振频率一致,以保证开关管在谐振电容电压过零点切换,从而抑制环流。给出了以FPGA芯片为载体的环流抑制系统的设计方案。通过搭建硬件电路验证了该控制方法的有效性。     

一种基于子阵分解的高效整流天线阵列

针对微波无线能量传输系统中接收端功率密度非均匀分布,提出了一种高效的子阵分解微波整流天线。通过研究接收天线阵列功率密度分布规律,设计了针对不同最佳功率点的整流电路。在微波整流电路功率动态范围有限的情况下,采用子阵分解微波整流天线设计,可以拓展微波整流功率范围,提高系统效率。实验结果表明,针对微波输出功率从-5~22 dBm的类高斯分布接收阵列天线,采用最佳工作点为21、17和10 dBm的3种微波整流电路,通过基于子阵分解进行优化排布,使整流天线的整体效率提高10%以上。     

电流型CPT系统传输功率调节方法

针对现有电流型CPT系统初级谐振回路能量调节存在的不足,提出了一种能够实现Buck和Boost两种工作模式的电路拓扑和控制方法,从而拓宽了系统传输功率调节范围.论文对改进后的拓扑进行了建模,推导了在两种模式下传输功率与占空比的函数关系,为系统的分析和设计提供了理论依据.使用Simulink和PLECS对PP型CPT系统进行仿真,仿真结论证实了理论分析结果.     

非接触电能传输系统双模控制式交直交变换器

针对传统非接触电能传输系统中初级回路主电路的不足,提出了一种可工作于Buck和Boost2种控制模式的新型交直交变换器,该变换器不仅有效地解决了传统非接触电能传输系统中大容量滤波电容和DC/DC调压环节所引起的电流冲击、成本高、控制复杂等问题,而且通过2种模式的切换和其对应的开关管占空比的调节可实现输入电压大范围波动时的谐振电流恒幅控制。分析了该变换器的拓扑结构和工作原理,阐述了变换器在2种模式下的切换控制策略,并给出了仿真验证结果。     

磁耦合谐振式无线电能传输系统中的频率跟踪技术

为解决磁耦合谐振式无线电能传输系统由于失谐导致的输出功率大幅下降的问题,通过对串并式系统等效电路的分析,总结了系统失谐的原因,提出了一种以电压换向点时发送端的电流采样平均值作为调节依据的频率跟踪策略,使系统在发射端形成控制闭环对谐振频率进行跟踪,实现电流电压接近同相位,从而提高系统的功率因数,增大传输功率。接着,把该策略用于实际搭建的串并式无线电能传输系统,实验结果表明,输出功率对于频率变化十分敏感,频率跟踪策略使得输出功率上升了近一倍,这也与仿真结果契合,说明该频率跟踪策略对于无线电能传输系统有实际应用价值。     

电动车LLC谐振充电电源系统

研制了一种电动车LLC谐振充电电源系统.该系统以STM32为控制核心,采用数字化脉冲频率调制(PFM)控制,选取满足电动车铅酸蓄电池充电电源要求的LLC谐振主电路拓扑和4阶段+正负脉冲充电方案.试验结果表明:该电源系统能够全程实现LLC谐振主电路的软开关状态,LLC谐振主电路始终工作于原边MOSFET功率开关管零电压开通和副边整流二极管零电流关断软开关状态,提高了电源转换效率;结合电池充电曲线并使用4阶段+正负脉冲充电方式,可以减少过充电及析气极化现象,保护电池,提高充电速度.     

CPT系统拾取端能量注入式稳压电路的设计

针对非接触电能传输系统的输出电压控制方式,分析了影响CPT系统输出电压稳定性的因素,设计了一种能量注入式的拾取端稳压电路.该电路以输出电压为控制对象,以输出功率为控制目标,根据负载的需求实现系统输出电压的稳定,并且在能量状态转换的过程中基本实现了软开关.从能量的角度对该电路的输出电压和输出能量状态进行了分析,根据能量状态的改变提出了功率调节占空比的概念,并给出了相应的计算公式.实验结果证明了该方法的有效性.     

无线LED系统中基于开关电容的功率调节技术

提出了一种用于小型无线LED照明系统的功率调节系统。无线LED照明系统的主电路是基于单开关的E类放大器,通过调节E类放大器的旁路电容从而实现功率调节。无线LED照明系统主电路工作在E类放大器的次优化工作区间,该工作区间可以确保主电路的开关元件始终工作在零电压开关模式。给出了描述系统特性和确定软开关条件的方程,仿真和实验结果验证了提出的功率控制方法可以有效的调节系统的输出功率,并保证了零电压开关条件得到满足。     

无速度传感器的双PWM变频器一体化控制研究

介绍了一种双PWM变频器系统的控制策略．在PWM整流侧采用空间矢量的无电压传感器的虚拟磁链的直接功率控制和在PWM逆变侧采用无速度传感器的矢量控制．这些控制策略使系统保持了很好的动态响应和静态特性．仿真结果表明本系统有良好性能．从PWM逆变侧到PWM整流侧增加的功率环提高了功率能量流动的动态特性,使输入和输出能量匹配从而减小直流侧电容的大小．     

感应加热电源中整流侧功率调节方式的研究

感应加热电源常用的主电路一般由AC／DC、DC／DC、DC／AC三部分组成，功率的调节可以在这三个部分的任一个部分进行，即整流侧、直流侧、逆变侧单元功率调节。着重分析整流侧功率调节方式，对感应加热过程中整流侧环节常用的和新型PWM整流器功率调节方法进行比较，给出电路的拓扑、输出参数计算和仿真分析，比较其优缺点，为选择合适的整流侧调功方式提供了依据。     

电压型PWM整流器直接功率控制系统主电路参数设计

为了解决电压型PWM整流器直接功率控制系统主电路参数设计问题,根据整流器在dq两相同步旋转坐标系中的数学模型建立了其功率控制数学模型. 基于功率控制数学模型,结合整流器直接功率控制系统的特点,推得交流侧电感是由功率、功率滞环比较器环宽及开关平均频率决定的;直流侧直流电压是由交流电压、电感及负载决定的;突加负载时直流侧电容是由直流电压波动、功率、电感及负载决定的. 根据上述影响主电路参数的诸多因素,提出交流侧电感、直流侧电压及直流侧电容的设计方法. 计算机仿真和实验证明了本文提出的设计方法是可行的.     

电压箝位ZVS推挽三电平直流变换器

为解决推挽变换器中存在的开关管电压应力高,难以实现软开关,关断时会导致整流二极管产生很高的电压尖峰等问题,提出了一种电压箝位零电压开关推挽三电平变换器.对该变换器采用移相控制可使得超前管依靠滤波电感的能量、滞后管利用谐振电感的能量实现零电压开关,同时加入的箝位电路可使输出整流二极管后的电压尖峰得到消除,改善了输出整流二极管的工作条件.由于加入了谐振电感造成副边有一定的占空比丢失,给出了计算公式.最后分别给出了开关管实现零电压开关的实验波形及变换器效率曲线.     

一种低交叉调整率的多路输出正激变换器设计方法

多路输出正激变换器结构简单,可靠性高,应用广泛,但是存在交叉调整率问题,为了从根本上改善多路输出正激变换器的交叉调整率问题,提出了一种目标平均电流控制策略.通过ARM-STM32(嵌入式单片机,Acorn RISC Machine-STMicroelectronics 32)采样各路输出端的实时电压和实时电流,得到实时负载,结合期望输出电压算出目标平均电流,根据目标平均电流和多路输出正激变换器的硬件参数计算出主路开关管和每一路副边整流开关管的导通时间,由程序自动控制各开关管的导通时间来实现各输出路的输出平均电流等于目标平均电流.实验结果表明,采用输出平均电流控制的多路输出正激变换器具有小于1.6％的交叉调整率,由该策略控制的多路输出正激变换器不仅可以实现低交叉调整率,而且具有较高的电压精度.     

基于人工智能的电力电子电路故障诊断

采用基于波形直接分析的神经网络故障诊断方法实现电力电子电路在线故障诊断。以三相整流电路为例,对电路发生故障时输出的波形进行分析,用故障波形的采样数据制作的样本对神经网络进行训练,将训练好的神经网络用于故障诊断。仿真实验表明该方法是有效的。     

智能型太阳能充电电路设计

针对油田无线示功仪及其无线网络节点的供电问题,采用开关电源技术实现了太阳能组件电压变化或负载波动时自动调节占空比的供电网络,运用自动控制技术设计了过电压保护电路、过放电保护电路与应急充电电路等,采用充电管理技术实现了锂电池充电及电压调节电路,根据光敏传感器输出差值比较电压设计了太阳自动跟踪控制器.该太阳能充电电路思路新颖,在应用上是一种突破,工作效率达到92%,输出电压精度为98%,系统运行一年来,工作性能安全、稳定.应用证明具有较高的实用和推广价值.     

单相PWM整流器电压外环模糊自适应控制

为了提高单相PWM整流器输出电压的质量,解决传统控制策略存在参数整定困难的问题,改善小型能源路由器中间级的输入电压,提出了电压外环模糊自适应控制策略。首先,根据电路特征,建立单相PWM整流器的最优数学模型;其次,将模糊控制思想引入电压外环控制策略中,与传统的PI控制相结合,针对传统PI参数的影响,构建模糊规则,计算模糊因子;最后,与比例谐振控制结合,给出了单相PWM整流器电压外环模糊自适应控制。结果表明,所提出的控制策略具有良好的动态特性,可以在一定程度上减少负载波动时输出电压的波动,且在单位功率因数条件下,能够实现整流器的整流或逆变。改进策略可为小型能源路由器能量双向传输方面的研究提供参考。     

三相电压型PWM整流器直接功率控制仿真研究

分析了三相PWM整流器的工作原理,介绍了基于定频电压空间矢量调制的直接功率控制方法,建立Matlab/Simulink环境下的仿真模型,对系统进行了仿真分析。仿真结果表明该方法实现了输入电流正弦化,单位功率因数整流,具有良好的动态和稳态性能。     

中低压用电安全数据采集系统的取能装置研究

配电网用户侧数据的采集、传输是用户侧管理系统的重要环节。各类传感器和智能设备的不间断供电是保障用户侧管理系统数据正常采集的关键。本文针对配电网用电安全数据采集系统,探讨了从中低压配电间进线附近抽取磁场能量的可行性,提出一种新型感应取能装置。通过对铁芯结构、参数、取能效率以及饱和效应的分析,表明装置能够从单相电缆周边交变磁场中抽取不小于4W的功率,并给出了具体实现方案;通过控制电路改变取能线圈和补偿线圈在不同工作状态下的拓扑关系,提高了补偿线圈的抗饱和的灵活度,利用PWM交流斩波控制补偿线圈回路,拓宽了感应取能装置工作电流变化范围。装置的供能电路基于开关电源设计,加装了超级电容-锂电池储能,在三相端子抽头上分别安装取能线圈,提高了输出功率。测试表明,同以往取能装置相比,本文的设计具有更高的稳定度和更宽的工作电流范围,可满足采集系统对供电电源的要求。