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一种抗宽范围耦合系数波动的三元件补偿型感应式能量传输系统

发布时间:2019-04-26 20:57
【摘要】:常规LCL型感应式能量传输系统具有电压增益独立于负载的特性,在耦合系数波动小而负载范围较宽的无线能量传输场合应用较广。然而其输出特性受耦合系数影响很大,不适用于动态能量传输场合。在LCL型补偿拓扑的基础上,通过改造其输出特性,提出一种适用于动态感应式能量传输场合的改进型拓扑,以适应大范围耦合系数的变化。从平滑输出电压增益的角度出发,定量分析电压增益和输出阻抗角与耦合系数和无源元件参数的关系。通过对LCL型谐振腔增加一阶自由度,构造了三元件补偿的LCC型拓扑,实现了耦合系数大范围波动情况下输出功率近似恒定。与常规拓扑相比,该补偿拓扑对耦合系数的敏感性大大降低。最后,设计一台原理样机,传输功率在耦合系数大范围波动下保持平稳,相比常规拓扑,使得输出特性关于耦合系数的敏感性大大降低。验证了设计方法的有效性。
[Abstract]:The conventional LCL induction energy transmission system has the characteristic that the voltage gain is independent of the load, and it is widely used in the wireless energy transmission where the coupling coefficient fluctuates little and the load range is wide. However, the output characteristics are greatly influenced by the coupling coefficient and are not suitable for dynamic energy transmission. On the basis of LCL compensation topology, an improved topology suitable for dynamic induction energy transmission is proposed by modifying its output characteristics, so as to adapt to the change of coupling coefficient in a large range. From the point of view of smoothing output voltage gain, the relationship between voltage gain and output impedance angle and coupling coefficient and passive component parameters is analyzed quantitatively. A three-element compensated LCC topology is constructed by increasing the first degree of freedom of the LCL resonator, and the output power is approximately constant when the coupling coefficient fluctuates in a wide range. Compared with the conventional topology, the sensitivity of the compensated topology to the coupling coefficient is greatly reduced. Finally, a prototype is designed to keep the transmission power stable under the large range fluctuation of the coupling coefficient. Compared with the conventional topology, the sensitivity of the output characteristic to the coupling coefficient is greatly reduced. The validity of the design method is verified.
【作者单位】: 强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学);中国船舶重工集团公司第七二二研究所低频电磁通信技术实验室;
【基金】:国家自然科学基金国际(地区)合作与交流项目(51361130150) 光宝科技电力电子产学科研合作项目(PRC20161047)资助
【分类号】:TM724

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本文编号:2466388

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