双边LCC型无线电能传输系统最大功率传输方法

针对磁耦合谐振式无线电能传输系统存在负载变化引起功率传输不完全、传输效率低以及过耦合和欠耦合对无线电能传输过程干扰等问题,提出了一种双边LCC型无线电能传输的最大功率传输设计方法.首先,综合考虑负载变化情况下广义失谐因子、品质因数和耦合因数对负载归一化功率、传输效率的影响,构建临界耦合点条件;其次,利用电容耐压及高次谐...     

DC-AC型非接触电能传输系统变换器设计

提出了适用于DC-AC型非接触电能传输(CPT)系统的新型电路拓扑,并采用不对称DC-AC变换器实现了该新型拓扑。该拓扑简化了DC-AC型CPT系统的电路结构,简化了和系统的控制方式,减少了次级回路电能变换的损耗,提高了整体系统的效率和功率密度。介绍了采用该变换器的电路拓扑和控制策略,对采用该变换器后的CPT系统进行了建模,并在此基础上对系统进行仿真研究,给出了实验结果,对分析和仿真结果进行了验证。     

传输功率优化的莱斯信道多天线系统容量分析

对未知信道状态和已知信道状态下的莱斯信道多天线系统容量进行了理论分析,并采用蒙特卡罗方法进行了仿真,结果表明：在低信噪比情况下,当天线数目较小、视距分量较少;或者天线数目较大、视距分量较多时,采用传输功率优化策略较为合理。     

非接触电能传输系统参数优化的改进遗传解法

为了解决非接触电能传输系统设计中的参数优化问题,提出了一种混合改进遗传解法.首先建立了非线性规划数学模型,其中对频率稳定性约束条件进行了修正;其次在遗传算法中采用虫口模型产生优良的混沌初始种群,采用"两次归一化"来处理目标及约束函数,并利用可行性规则代替罚函数法来选择优良个体以减少额外的经验参数;最后设计了均匀变异加高斯变异的混合变异算子以提高算法的全局搜索能力.仿真及实验结果表明:改进后的算法能够较好地突破局部最优解的限制,较快地找到了系统的全局最优参数;优化后的系统达到了设计要求,且对于负载在约束范围内的动态大范围变化有较强的鲁棒性,如当负载增大为原来的2倍时,输出电压及原边电流的大小及频率基本保持不变.     

非接触电能传输系统拾取机构方向性分析

在分析了现有非接触电能传输系统中发射端与拾取端之间位置关系问题的基础上,提出了一种可以任意转动的非接触电能传输拾取机构,对比研究了2种正交绕制的三线圈连接模式.通过分析及数学推导,得到了在三维空间中改变拾取线圈的转动角度时,瞬时感应电势计算关系以及输出电压系数的分布区间及均匀性,并通过实验验证了计算结果.     

传输中的最大功率与效率

本文讨论了在电工学传输中如何获得最大功率,分析最大功率与效率的关系,进一步讨论最大效率问题.     

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。     

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。     

双馈同步电机的功率流分析和效率优化

描述了双馈同步电机(DFSM)的基本方程式，提出了其定子端、转子端和电机轴之间发生机电能量转换的基本关系。重点研究了不同转差率下双馈同步电机在发电、电动和电磁制动三种工况下的稳定区域、功率流及其高效区域。试验结果表明其功率流分析和效率优化是正确的，为双馈同步电机的工程设计提供了理论依据。     

无线电能传输效率优化

基于无线电能传输系统模型,通过系统一次侧和二次侧的电压回路方程及引入的系统一次侧和二次侧频率漂移因子,给出了电源输入侧的系统阻抗表达式及系统总电能传输效率表达式。针对系统频率漂移影响电能传输效率的问题,设计了一种系统电能传输效率的优化方案。在系统负载范围内,计算出了系统的最优谐振频率及不同负载水平下的最佳电能传输效率。系统频率漂移时,通过调节相关参数使系统工作在最优电能传输效率状态。系统仿真结果表明,系统频率漂移时,根据本文提出的方法能够有效提升电能传输效率。     

混凝土介质中无线电能传输系统的效率分析及优化

运用无线电能传输技术将室外能量收集系统的能量无线传输到室内能量消耗系统可以减少对建筑物结构的破坏,能够实现绿色建筑与光伏发电技术的有机融合。但是,作为电介质的混凝土材料会对发射线圈与接收线圈间的互感产生影响,使得输入阻抗发生改变并最终导致系统传输效率的下降。以电路理论为基础,分析了混凝土介质对无线电能传输系统传输效率的影响,并且提出了基于阻抗匹配网络实现系统最优传输效率的优化策略。仿真结果表明,随着轴向距离的增加,混凝土介质对无线电能传输系统传输效率的抑制作用逐渐减小,同时由于阻抗匹配网络的加入,系统的传输性能得到明显的改善。最后通过实验验证理论的正确性,实现了针对混凝土介质中无线电能传输系统效率的优化,减少了理论研究与工程应用之间的差距。     

非接触电能传输系统主变换器研究

介绍了非接触电能传输系统的基本结构与原理,详细分析了传统的全桥移相谐振变换器在非接触能量传输系统中所受到的限制,提出了一种改进型的全桥移相谐振变换器.最后通过实验验证了改进型全桥移相谐振变换器电路的正确性.     

非接触传输系统的广义状态空间平均法分析

采用广义状态空间平均法(GSSA)基于频域分解的思想将系统非线性模型近似成线性连续模型,并依据该模型分析了非接触电能传输技术(CPT)系统的稳态和暂态过程.仿真结果表明,GSSA模型能较快地完成对CPT系统的稳态及暂态分析,且与Simulink创建的精确时域模型的仿真结果一致.在此基础上,给出了系统效率计算方法,分析了直流电感、负载参数对系统效率的影响.     

脉冲功率电源能量传递效率优化研究

研究电磁发射中脉冲功率电源系统时序放电的优化问题.在弹丸的质量和目标速度固定的前提下,提出一种基于模式搜索的时序优化方法提高发射效率.将脉冲电容器组的初始充电电压和放电时序作为优化参数,采用约束模型方法使多目标问题变成单目标优化问题,采用迭代模式搜索算法对问题进行优化,得到满足要求的优化的结果,并将结果与其他文献中的优化结果进行比较,发现发射性能有所提高,证明了提出方法的可行性.同时通过实际发射实验对此方法进行研究,发现采用此方法效率提高7%.     

Structural Optimization and Analysis of Magnetic Coupled Inductive Power Transfer System

Along with the prosperous of magnetic coupled inductive power transfer( MCIPT) technology which is widely used in industrial applications such as electric vehicle charging,the topology of double D coils( DD coils) with a spatial quadrature Q coil arises with great research interest. The Q coil, however, has been thoroughly studied by adding to the receiving side but seldom to the transmitting side. By using finite element simulation, this paper presents a preliminary study on the effectiveness of Q coil in the transmitting side,and its inner dimension is optimized for optimal compensating the misalignment between the transmitting and receiver sides. Simulation results show that the windings of the Q coil should be placed in the center of the aperture of the DD coils,and these results render a useful guidance for mechanical structural design and circuit controller design of MCIPT.     

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.     

基于系统效率的PHEV动力与控制参数优化

针对搭载无级变速器的单电机插电式混合动力汽车,提出了一种新的动力参数与控制参数设计方法.建立插电式混合动力汽车各工作模式的系统效率模型,得到基于系统效率的工作模式切换规律,并对模式切换曲线乘以控制参数以实现模式切换规律的调整.充分考虑燃油经济性的影响因素,以动力源功率、电池数目以及主减速器速比作为动力系统设计参数.利用Matlab/Simulink建立整车经济性仿真模型,构建"城市-城郊-高速-城郊-城市"综合行驶工况,以降低等效燃油消耗为目标,采用遗传算法对插电式混合动力汽车动力系统参数与模式切换规律控制参数进行综合优化.结果表明:采用本文所提出的方法能够优化出一组合理的动力与控制系统参数,使整车等效燃油消耗更低,比优化前的百公里等效油耗降低了7.2%.     

耦合共振无线电能传输系统最大效率跟踪控制

耦合共振无线电能传输系统发射端与接收端距离小于某一特定值时,共振频率将发生变化,传输效率将大大降低.为了保持接收端实时以最大效率运行,本文提出一种耦合共振无线电能传输最大效率跟踪控制方法.该方法根据耦合共振无线电能传输效率特点引入粒子群优化策略(PSO),通过迭代求解粒子适应度函数,获得全局最优解,实现系统最大效率跟踪控制.研究表明,所提方法能够找到不同距离下最大传输效率对应的系统谐振频率,使无线电能传输系统电能接收端以最大效率运行.     

微波无线输能技术研究进展与系统设计

微波无线输能(microwave wireless power transmission, MPT)技术应用于不易获取直流电能的场合, 是研制太阳能卫星、近空间飞行器的关键技术, 也可应用于无线传感器网络节点供能及环境低微微波能量的回收. 比较了微带线型和共面带状线型2种典型整流天线的单元和阵列性能, 提出了对接收天线和整流电路的要求; 以获得最大微波波束捕获效率为目标, 分析了发射天线拓扑结构及高斯削尖口径电平分布. 在研究以上关键技术的基础上设计了一套C波段微波输能系统, 该系统从发射端到接收端的直流-直流效率为35%. 最后指出了微波无线输能技术存在的问题和未来发展方向.