新型无接触感应耦合电能传输技术研究综述

阐述了无接触感应耦合电能传输技术的工作原理,给出了感应耦合电能传输技术的基本定义.对松耦合变压器的典型物理结构进行了分析与比较,对无接触感应耦合电能传输系统主电路拓扑结构进行了深入研究,得出了系统在不同结构下的等效电路,推导了不同漏感补偿拓扑下的补偿参数.分析了无接触感应耦合电能传输系统中高频逆变器结构及性能,并对系统的功率传输及控制情况进行了分析.结合目前无接触感应耦合电能传输技术的研究现状与不足,探讨了无接触感应耦合电能传输技术的发展趋势与研究方向.     

松耦合感应电能传输系统的分析

在松耦合感应电能传输（LCIPT）系统中,系统工作频率大小的选择与电源的成本和系统电能传输大小有密切关系,限于目前功率电子器件水平和系统效率要求,提高系统频率受到限制．介绍了一种变换器拓扑结构,利用LC振荡时传输电能,当电容电压衰减到设定值时闭合开关对电容充电,使得开关管频率远小于谐振频率,从而提高了系统工作频率,降低了系统成本;最后,用Saber的时域和频域仿真验证了其正确性。该拓扑结构不仅适用于LCIPT,对于其它的变换器结构同样适用．     

油田井下WPT系统磁耦合机构优化设计

为优化油田井下无线电能传输系统磁耦合机构,提出一种改进型螺线管型磁耦合机构,采用Maxwell电磁场仿真工具提出一种优化设计方法,并通过研究LCC-S高阶补偿拓扑的特性得到了LCC-S的补偿设计公式和主要电路特性,最后使用PSIM(Power Simulation)仿真软件通过闭环PI(Proportion Integration)控制验证了提出的耦合结构和补偿拓扑的设计可行性和正确性,结果表明,该磁耦合机构适合油井下供电场景。     

多负载感应耦合电能双向传输的仿真

针对多负载感应耦合电能传输系统中由于单向传输特性所产生的电能回馈困难与系统传输效率低下的问题,提出一种多负载感应耦合电能双向传输模式,以实现能量发射端与接收端之间的能量双向传输。阐述在软开关工作状态下运行于能量注入模式和自由振荡模式双工作模式的多负载感应耦合电能双向传输原理,并提出基于谐振软开关的多负载高频电能双向变换拓扑。以状态空间法构建并分析系统数学模型,通过仿真实验,实验结果论证了本文所提的多负载能量双向传输模式的可行性。     

双馈感应风电机功率平滑控制与改善电网频率的研究

在分析双馈感应风力发电机运行特性和传统最大风能追踪控制策略的基础上,提出了一种基于约束因子限幅控制的双馈电机有功功率平滑控制策略,给出了约束因子α的表达式和取值规则.在matlab/simulink仿真平台上,搭建了一个9 MW的风电场与2台同步电机的互联系统.实验结果表明,与传统的最大风能追踪控制策略相比,所提控制策...     

小功率磁耦合谐振式无线电能传输频率分裂的研究

针对在磁耦合谐振式无线电能传输过程中当传输距离到达一定值后,耦合因数超过临界耦合值而出现的频率分裂问题。利用互感耦合理论和等效电路模型对系统进行建模分析,得出负载电压和传输效率与耦合因数、失谐因子的关系表达式,并对其频率特性进行分析。为了改善系统在过耦合状态出现的负载电压频率分裂问题,采用了在保持其轴向距离不变的前提下,横向移动接收侧线圈的方式。进行了小功率磁耦合谐振式无线电能传输实验,结果表明通过横向移动接收侧线圈,可以有效改善频率分裂的问题,为无线电能传输在现实中应用提供了有效参考。     

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。     

应用单片机控制的感应加热电源频率跟踪调功方式

本文主要对感应加热电源的调功方式进行了研究。由于感应加热过程中负载等效参数随温度而变化和加热工艺的需要,感应加热电源需要对负载进行功率调节。针对几种常用的功率调节方式进行比较的基础上,本文提出了一种应用单片机控制的频率跟踪调节方法。这一开发使用PWM控制器SG3525A和数字电位器X9312WP实现,控制电路简单可靠,整机效率高,大大降低能耗。     

基于数字信号处理器的磁耦合谐振式无线电能频率跟踪特性

磁耦合谐振式的传能方式是目前最具发展前景的无线电能传输方式之一。在磁耦合谐振无线电能传输系统中,系统的频率变化对系统效率影响十分明显。为了提高无线电能传输系统的效率,利用DSP锁相原理设计了一套频率跟踪系统,采用基于第一频率校正和后频率相位同校正的频率跟踪方法,解决了系统在高频或频率变化比较大的情况下,频率跟踪缓慢的问题。仿真与实验结果表明:与未加跟踪的系统对比,效率提升明显,系统传输更加可靠。具有频率跟踪的系统有更好的传输性能,以及更高的传输效率。     

基于E类功率放大器的非接触感应耦合电能传输系统

为了提高非接触感应耦合电能传输系统的可靠性,提出了一种基于E类功率放大器的拓扑结构.将发射线圈和接收线圈的耦合电感进行等效变换,把发射线圈的漏感作为E类功率放大器谐振单元,把励磁电感作为折算后负载电阻的匹配电感.在电能非接触传输的同时实现了阻抗变换,把等效负载电阻限制在一定的范围内.提出的拓扑结构简单,无需额外的补偿网络.并且负载电阻变化时,均能满足E类功率放大器的零电压软开关条件.仿真和实验结果验证了新拓扑结构电路的可行性.     

基于方同轴的三维频率选择表面的研究

基于双模耦合理论,在原有方同轴频率选择表面(FSS)的基础上,通过引入金属化过孔和耦合缝隙,形成了两种类型的双模谐振器.双模谐振器通过奇偶模耦合效应,产生了两个独立的传输极点,实现了平坦的带通性能.此外,电磁波在传输路径内的反射和路径之间的相位反向产生了多个传输零点,可以用来提高频率选择性.在此基础上,本文设计了宽带外抑制和双频两种带通FSS,并进行了加工测试与分析,其测试结果与高频结构仿真软件(high frequency structure simulator,HFSS)的仿真结果吻合良好,且所提出的两种FSS在不同的极化方式和入射角度下具有稳定的频率响应和较好的频率选择特性.     

基于SG3525的高频感应加热电源的研究与设计

设计了基于脉宽调制控制芯片SG3525的串联型高频感应加热电源,详细研究并设计了功率控制、频率调节等控制电路。运行结果表明设计的高频感应加热电源具有频率自动跟踪、稳定性高、开关损耗小、高效等优点,可广泛应用于中小功率场合。     

传输导线等效电阻与频率的关系研究

依据趋肤效应对导线横截面上电流密度分布影响的公式,推导出了传输导线等效电阻随频率变化的关系式,并将等效电阻随频率变化的计算值与文献中[1]已有的实验测试值进行了比较,发现频率越大,误差越大.在考虑了导线自身电感值的条件下进行了实验测试,其结果与理论计算值基本一致,证实了在频率较高的情况下,传输导线的自感对实验结果的影响不能忽略.     

不同频率下场地自行车运动员肌电指标与输出功率的对比研究

为研究专业运动员在不同蹬踏频率下的下肢肌电信号与输出功率之间的特征关系,选取9名专业场地自行车运动员在8%的自身体重负荷下分别以100rpm、120rpm、130rpm、140rpm骑行,同时测试下肢9块肌肉的EMG信号和输出功率的变化值。结果表明:(1)TA、RF、VM、GAS(M)、GAS(L)、BF、STG、GM的AVG和RMS值随着蹬踏频率的增高而变大,而MNF值先降低再增加最后又下降;其中TA、VM、GAS(M)、GAS(L)、STG、GM的AVG和RMS值呈显著性增加,且相关性较明显;(2)峰值(最大输出功率)随蹬踏频率的增高而变大,且相关性十分显著,而相对峰值、最小功率、相对最小功率、平均功率、相对平均功率值随着蹬踏频率的增高而变大,但除蹬踏频率在140RPM外,其他蹬踏频率之间的各个指标不具有相关性;(3)从单因素的Anova分析指标、共线性诊断指标、残差统计量指标出发,结合回归指标建立相关的多元线性模型。     

磁耦合谐振式无线能量传输理论研究与实验验证

针对三线圈磁耦合谐振式无线能量传输系统中线圈距离对系统性能的影响问题,分别从理论上推导出负载功率和传输效率关于线圈间距的函数表达式、计算相邻线圈最佳间距的函数关系式,提出利用求解非线性规划问题的方法求解中继线圈最佳位置。基于以上推导设计了系统软件,该软件能够根据给定的系统参数直接输出传输功率、系统效率等值并进行优化。最后通过实验验证了理论和设计的可行性,对于不同的系统可以通过理论和软件来确定各个线圈的最佳位置。     

基于风光互补发电无线电能传输系统的研究与设计*

风光互补发电系统作为一种绿色能源可独立对外部供电,无线电能传输(Wireless Power Transfer)技术又提供了一种方便快捷的能量传输方式,本文结合两者的优点,将风光互补发电系统的输出作为WPT谐振电路的输入端,利用无线电能传输技术对负载供电,利用了绿色能源的同时又能节约电力运输成本。分析了磁耦合感应与磁耦合谐振之间的联系以及平面线圈频率分裂的相关因素,针对目前小型平面谐振无线充电设备随发射端和接收端距离的变化而产生传输波动的问题,在发射端采用XKT-408集成电路进行自动频率锁定,在发生频率分裂时调整线圈偏移角度可削弱两线圈的互感系数来抑制频率分裂现象,提高了接收线圈峰值电压。最后搭建了小光互补无线能量传输系统,在径向距离50mm处可成功对负载充电,该模型为基于风光互补发电无线充电系统的应用提供了参考。