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.     

LCL型双向感应电能传输系统建模及控制

由于双向感应电能传输(IPT)系统存在高频开关网络以及较多的工作模态,易引入高次谐波和EMI干扰,LCL滤波网络的加入,可以有效滤除导轨电流中的有害谐波并减小EMI干扰,通过对电路交流变量进行复数分析,建立了系统关于传输功率的数学模型,并由此得出,在最大传输效率条件下,原边输入电压pi与副边输出电压so的相角差δ为±90°,系统能量分别正、反向传输;传输功率的大小则可通过调节pi或so的模来实现。在此基础上,为保证导轨电流恒定,在原副边设计了相互独立的移相控制策略。仿真和实验结果表明,该控制策略在调节原边导轨电流恒定的同时,能根据负载的工作状态和实际需求,动态地改变能量传输的方向和大小,有利于提高系统的运行效率。     

应用动态解耦技术的ICPT系统输出功率调节方法

针对感应耦合电能传输系统输出功率实时和动态的调节问题,提出了一种基于动态解耦技术的新型功率调节方法。在无线电能传输系统的副边整流电路中加入2个全控型开关管,通过控制整流电路两侧开关管的导通与关断,即调节2个开关管的占空比使得负载侧与谐振网络的动态解耦,实现对谐振网络输出电压的不连续调节,进而达到调节输出功率大小的目的。通过对比调频、调幅、移相以及能量注入控制4种常用功率调节方法的工作原理和特征,该方法在快速性、复杂度、体积、成本等方面都具有其他调节方式不可比拟的优势。最后,通过仿真和实验验证了理论分析的正确性和方案的可行性。     

高精度开关电源的设计

针对电源要满足高精度,高可靠性以及低功耗等实际工况,设计了一种高精度的开关电源,保证输出电压的稳定、高精度以及低功耗.该设计在分析了Buck拓扑结构电路的基础上,对该拓扑电路核心器件电感的波形进行分析,然后以电感为核心用分立元器件搭建电路.该设计满足低功耗、低纹波率的设计要求,同时,能够保证输出电压的稳定.     

一种具有冷启动功能的自供电压电能量收集系统

文章根据并联同步开关电感收集(parallel synchronized switch harvesting on inductor, P-SSHI)技术,提出一种自供电的压电能量收集系统,实现了在低激励环境下的系统启动和电压输出功能,并基于压电材料分离电极理论设计冷启动电路。该系统采用带有有源二极管的P-SSHI整流电路代替传统的整流结构,以减少整流过程的能量损耗,能够在动态范围内调节输出电压,实现多输出负载的功能。基于0.18μm CMOS工艺仿真结果表明,该系统的电压翻转效率达到85%,输出功率是采用传统整流电路的5.8倍,同时能够产生1.2、1.8 V 2种电压,用于不同负载供电。该自供电能量收集系统可用于解决物联网无线传感器网络节点的自供电问题。     

基于无阻尼谐振调节器的DVR控制策略研究

文章针对电网电压的不平衡跌落情况,采用了三相全桥的主电路结构,研究了静止坐标系中基于无阻尼谐振调节器的三相DVR控制方案,不仅实现了DVR输出电压的无差跟踪,而且使系统获得强鲁棒性;为了实现对变流器的限流控制,采用了滤波电感电流反馈结合DVR输出电压反馈的双环控制结构,并运用DVR输出电压和直流电压的前馈补偿使系统获得了较好的动态响应.最后,通过样机实验验证了理论分析的正确性.     

基于MATLAB的可调直流稳压电源设计与仿真研究

直流稳压电源被广泛应用于各种电子设备中,而电源的性能直接决定了相关设备的运行状态.针对典型的降压斩波电路的电压调节问题,设计了闭环PI控制,以增强其鲁棒性.在MATLAB/Simulink中对所提直流斩波电源系统建立了仿真模型,通过仿真实验测试分析了参数设计的合理性.对系统进行了输出性能实际测试,结果表明该系统能够实现输出电压的稳定连续调节,具有输出电压精度高、效率高的优点,为小型直流稳压电源设计提供了参考.     

基于FSK的LCLP型ICPT系统信号传输方法研究

针对传统感应耦合电能传输(Inductive CouplingPower Transfer, ICPT)系统存在的开关管损耗较大和变换器工作时产生电压或电流谐波等问题,基于LCLP型谐振拓扑结构,提出了一种以ICPT系统作为主电路的电能与频移键控调制(FSK)信号同步传输方法.通过LCLP型ICPT系统原理分析和信号调制解调策略研究建立了电能与信号同步传输数学模型;以电能传输能力最大化为前提分析计算了系统参数,搭建了仿真模型,进行验证分析.仿真结果表明,非噪声环境下的误码率为零;噪声环境下,信噪比(Signal Noise Ratio, SNR)-4时,误码率随SNR的增大而减小,直至SNR≥-4时,误码率为零.在信号传输电路引入前后,谐振输出电压幅值基本不变,BODE图曲线变化趋势以及衰减值不变,负载处谐波畸变率降为13.24%.系统在保证低误码率信号传输的同时没有对电能传输造成明显影响.     

基于压电的传感器自供电系统设计方法

针对规模化养殖场通风状态监测的需求,设计风致振动压电俘能系统解决监测传感器自供电问题.自供电系统由压电俘能结构和能量管理电路组成,可将风能转换为电能.分析和测试结果表明压电式俘能结构可输出电压10.88 V,功率6.975 mW;LTspice软件仿真结果表明能量管理电路可实现电压转换,并稳定输出电压3.3 V.根据机械系统与电路系统的相似关系,对自供电系统整体建模,Matlab/Simulink软件仿真结果显示:压电俘能结构输出电压10.87 V、功率6.989 mW,自供电系统终端可输出3.3 V电压,结果与俘能结构和能量管理电路仿真、测试结果基本一致,说明系统整体建模正确,方案合理.通过现场测试,通风口处风速为2.6 m/s时,自供电系统能够输出电压3.3 V,为监测传感器稳定供电,该研究可在通风监测传感器自供电系统中广泛应用.      

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.     

多媒体无线设备感应充电装置设计

感应充电电源是通过电磁波进行电能传输的装置,其包括高频激发和接收两个部分.文中以推挽式电路结构为原型,设计了感应充电装置,并利用耦合感应器的漏感与串联补偿电容实现串联谐振.控制电路中采用了脉宽调制芯片与单片机技术,完成了感应充电谐振点频率的跟踪与输出功率的稳定控制.这样克服了松耦合变压器的漏感大,耦合系数随着耦合的松紧而实时改变,电磁干扰大,变换器效率低等缺点.经实验验证,在24 V交流电源供电下,初级次级线圈耦合的距离从2 mm至100 mm都能完成充电控制,结果表明该装置及其控制方法具有好的推广价值.     

面向低压输入MC-WPT系统高增益桥式补偿网络研究

由于无线电能传输系统松耦合特性,传统无线电能传输系统的输入输出增益普遍较低.这在光伏类型的低压输入高压输出应用中面临增益不足难题.提出一种基于桥式补偿网络的新型电能变换拓扑,研究基于桥式补偿网络的MC-WPT系统的阻抗特性以及能量传输特性,给出改进型桥式补偿网络方案.在此基础上,提出桥式补偿网络的参数设计设计方法.最后,本文通过实验验证所提出方法的正确性,可实现2～9倍的输入输出增益.     

非接触电能传输系统恒流控制策略

针对负载切换时造成初级回路的导轨电流变化问题,提出了利用智能分段控制算法来调节控制脉冲中的移相角,分析了非接触电能传输系统主电路的电流恒定性问题,最终保证原边导轨电流的恒定,使得系统能在额定条件下正常工作,并对运用分段控制算法的主电路采用了MAT-LAB的Simulink进行了仿真,通过仿真图可得在负载切换前后电流的恒定时间仅在2 ms之内,结果表明采用分段控制算法的仿真结果与理论分析相符合。     

基于Saber的开关电源设计与仿真

使用Saber软件,开环仿真了DC/DC开关电源,输入电压波动时,输出纹波电压较大,不能满足设计要求.采用小信号分析方法,根据系统伯德图分析其传递函数的结构形式,设计了闭环反馈网络.将闭环反馈网络加入系统并仿真,结果表明,闭环反馈网络不仅使输出电压迅速上升,而且减小了输出电压的纹波系数,增强了输出电压的稳定性.     

无线电能传输恒压拓扑及恒压输出控制方法

针对无线电能传输系统在负载和距离动态变化时,引起原边线圈电流不稳定和失谐问题,由此导致副边输出电压不恒定,设计一种原边LCL拓扑与副边恒压控制相结合的无线电能传输系统。首先,依据阻抗分析得到LCL-S型无线电能传输系统的数学模型;然后,通过设计参数,建立Simulink仿真模型,对该拓扑进行负载特性和频率特性分析;最后依据拓扑特性,设计了以DC-DC变换器为主控环节的副边恒压控制,使系统可以在变距离和变负载条件下,实现恒压输出特性。设计了副边的闭环控制程序,仿真验证了恒压控制效果。结果表明该控制策略可以实现快速有效的恒压控制。     

可再生能源分布式发电系统能量互补控制的研究

为了解决可再生能源分布式发电系统的稳定性问题,在系统中加入了储能设备,使总线电压得到了平滑.介绍了可再生能源分布式发电系统的能量互补控制原理,并建立了能源分布式发电系统的数学模型.采用直接转矩控制算法对系统的能量互补控制过程进行了仿真实验,在系统的风机模拟器和飞轮上的仿真与实验结果表明当直流总线电压低于300V时,飞轮转速迅速下降,飞轮释放能量,系统维持稳定;当直流总线电压高于300V时,飞轮转速上升,飞轮存储能量,系统维持稳定.     

电梯轿厢无随行电缆非接触供电系统设计

电梯轿厢随行电缆有碍美观且需要定期维护,为了摆脱对随行电缆的依赖,设计了一种新颖的电梯轿厢无随行电缆非接触供电系统,采用高频松耦合变压器实现电能的非接触传输.电梯轿厢升降运动时利用蓄电池的储能供电,非接触供电系统处于关闭状态;在每个楼层平层静止时,系统收到电梯平层信号,系统启动供电并对蓄电池充电.这种供电方式可以提高供电效率,减少高频电磁污染.分析了松耦合变压器的等效电路模型,研究了工作气隙、工作频率、补偿电容等对供电效率的影响.根据系统要求设计了简单高效的大功率开关电源充电器,稳压效果好,可靠性高.     

配电变压器的非线性自动调压系统设计

为了提高配电变压器输出电压的稳定性,设计了一种新的配电变压器非线性自动调压系统。介绍了配电变压器非线性自动调压系统升压部分设计过程,主要包括升压变压器、交流接触器以及过电保护装置,给出电路图。分析了自动控制部分设计过程,包括电压检测电路、A/D转换电路以及控制电路。当配电变压器中的电压改变时,通过微处理器对采集的电压进行处理,在指定端口输出低电平,采用小型中间继电器对接触器的断开、闭合状态进行控制,以实现电压控制。按照系统性能要求对触发电路进行设计,给出反并联晶闸管模块触发电路。分析了触发电路半导体器件参数选择过程,经测试发现反并联晶闸管触发导通后,电压波形稳定,负载波形几乎无变形。对设计的非线性自动调压系统进行测试,设计系统能够保证配电变压器输出电压的稳定性。     

一千瓦零电压软开关高功率因数变换器

提出了一种零电压软开关高功率因数变换器电路.主电路采用准谐振PWM-Boost软开关拓扑结构,控制电路采用平均电流控制技术和软开关控制技术相结合的形式.文中分析了该电路的工作原理,给出了电路参数归一化曲线及设计指导.实验结果表明,该电路在整个输入电压范围内都能保持软开关特性,达到了高功率因数和高效率的目的.在输入电压为220 V,工作频率为65 kH z,电路输出功率为1 000 W时,实测工作效率为95.3%;经对入端电流频谱分析、计算,功率因数达到0.998 8.