一种二次侧功率控制的无线电能传输系统
发布时间：2021-11-28 19:58
针对无线电能传输系统功率控制问题,采用一种二次侧功率控制电路,研究了该电路的特性。首先建立基于二次侧有源整流的功率控制电路模型并详细叙述了该电路的工作模态;分析系统的输出功率、二次侧反射阻抗、原边输入阻抗等与占空比的关系;最后制作了一台样机,通过仿真和实验验证了该方案的正确性与可行性。
【文章来源】：电源技术. 2020,44(07)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
图４可见随着占空比的增加，谐振网络输人电流心逐??渐减小，一次侧输人阻抗增大，说明二次侧折算至一次侧的反??射阻抗随之增大，这与上文反射阻抗的分析结果相符
边线圏与磁芯结构相同，［４＝３５０?Ｖ，负载端阻值为??凡＝４０?ＸＩ，输出滤波电感１＾．３２?ｍＨ，滤波电容Ｃ；＝６０?｜ｘＦ，谐振??网络实测参数如表１所示。??表１?实验平台参数??参数??Ｌｉ／ｎＨ??Ｘ２／ＵＨ??Ｘｆｉ／ｊｏＨ??Ｚ．ｅ／ｎＨ??Ｃｉ／ｎＦ??Ｃｉ／ｎＦ??Ｃｆｉ／ｕＦ??数值??１１２．７２??１１４．３０??５３．３２??５６．１６??０．０４??０．０４??０．０４??０．０４??分别在Ｄ＝０．２、０．５和０．８的时候，记录的波形如图??５所示。由图５可见，在占空比变化的过程中，输出功率也会随??之发生变化，随着占空比Ｄ的增加，ＬＵ随之减小，流经负载端??的电流也将会减小，从而输出功率降低。通过控制一个周期内??２０??１０??０??－１０??－２０??由式（１５）可得出如下结论：当Ｄ＝１时，即二次侧短路时，??一次侧输人阻抗趋向于无穷大，变换器原边处于断路状态没??有电流流过，相应的此时也没有功率传输至负载端；当ｉ＞〇??时，反射阻抗是一个定值，原边不会出现短路情况。由此不难??看出当占空比Ｄ在０？１范围内变化时输人阻抗均不会为零，??即一次侧不会出现短路情况。??３实验验证??３．１仿真实验??为了验证上述理论分析结果的正确性，按照图１所示拓??扑在Ｍａｔｌａｂ中建立了仿真模型，仿真实验参数下：Ｋ＝３５０?Ｖ，??卢?１１０?ｋＨｚ，负载端阻值为《ｌ＝４０?０山＝１＾＝１１２??（ｊｔＨ，?ＣｒＣＨ）．〇４?ｎＰ，（＾＝＜＾＝０．０４?｜ｘＦ，输出滤波电感?４＝０．３２??ｍＨ，输出滤波电容０６０?｜ｘＦ。Ｉ＞０．２和ＪＤ＝０．８时的［＾、心的??波形如图４所示。
究与设计??ＺＺＺＺ??图５?实验波形??图６?系统功率效率变化曲线??验验证表明：控制一个周期内Ｑ５和Ｑ６同时导通的时间，可以??有效控制传输到负载端的功率，占空比越大传输到负载端的??功率越小，利用基波分析法推导出了输出功率与占空比的关??系，并通过实验验证了这一结果；采用二次侧功率控制时，即??使原副边之间没有通信，原边也可以通过反射阻抗感知负载??端的变化，当￡？变小时，即二次侧输出功率增大时，此时反射??阻抗很小，则原边输人阻抗相应的也会变小，一次侧输人功率??变大，而当Ｄ增大时，即二次侧输出功率减小时，此时反射阻??抗变大，原边输人阻抗增大，一次侧输人功率减校??参考文献：??［１］黄学良，谭林林，陈中，等．无线电能传输技术研究与应用综述［Ｊ］．??电工技术学报，２０１３，２８（１０）：?１－１１．??［２］赵争鸣，张艺明，陈凯楠．磁耦合谐振式无线电能传输技术新进展??［Ｊ］．中国电机工程学报，２０１３，３３（３）：?１－１１．??［３］史继翠，谭平安，易灵芝，等．便携式电子产品的无线电能传输技??术［Ｊ］？电源技术，２０１４，３８（１１）：２１５５－２１５７．??［４］孙跃，王智慧，苏玉刚，等．电流型ＣＰＴ系统传输功率调节方法［Ｊ］．??重庆大学学报，２００９，３２（１２）：?１３８６－１３９１．??开关管Ｑ５、ＱＳ同时导通的时间，可以控制传输到负载端的功??率大小，此外当占空比很大时，Ｌ也不会出现过流情况。??由实验结果绘制输出功率、系统效率与占空比的关系，如??图６所示，可以看出实验结果与式（８）基本拟合，验证了理论分??析的正确性。此外在整个功率调节范围内，电路可以保持较高??［５］?
【参考文献】：
期刊论文
[1]电动汽车双向无线充电系统谐振拓扑分析[J]. 陈凯楠,赵争鸣,刘方,袁立强. 电力系统自动化. 2017(02)
[2]无线电能传输系统控制方法综述[J]. 廖承林,李均锋,陶成轩,王丽芳,邓凯. 电气工程学报. 2015(06)
[3]便携式电子产品的无线电能传输技术[J]. 史继翠,谭平安,易灵芝,杨磊. 电源技术. 2014(11)
[4]无线电能传输技术研究与应用综述[J]. 黄学良,谭林林,陈中,强浩,周亚龙,王维,曹伟杰. 电工技术学报. 2013(10)
[5]磁耦合谐振式无线电能传输技术新进展[J]. 赵争鸣,张艺明,陈凯楠. 中国电机工程学报. 2013(03)
[6]电流型CPT系统传输功率调节方法[J]. 孙跃,王智慧,苏玉刚,戴欣,唐春森. 重庆大学学报. 2009(12)
本文编号：3525054
【文章来源】：电源技术. 2020,44(07)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
图４可见随着占空比的增加，谐振网络输人电流心逐??渐减小，一次侧输人阻抗增大，说明二次侧折算至一次侧的反??射阻抗随之增大，这与上文反射阻抗的分析结果相符
边线圏与磁芯结构相同，［４＝３５０?Ｖ，负载端阻值为??凡＝４０?ＸＩ，输出滤波电感１＾．３２?ｍＨ，滤波电容Ｃ；＝６０?｜ｘＦ，谐振??网络实测参数如表１所示。??表１?实验平台参数??参数??Ｌｉ／ｎＨ??Ｘ２／ＵＨ??Ｘｆｉ／ｊｏＨ??Ｚ．ｅ／ｎＨ??Ｃｉ／ｎＦ??Ｃｉ／ｎＦ??Ｃｆｉ／ｕＦ??数值??１１２．７２??１１４．３０??５３．３２??５６．１６??０．０４??０．０４??０．０４??０．０４??分别在Ｄ＝０．２、０．５和０．８的时候，记录的波形如图??５所示。由图５可见，在占空比变化的过程中，输出功率也会随??之发生变化，随着占空比Ｄ的增加，ＬＵ随之减小，流经负载端??的电流也将会减小，从而输出功率降低。通过控制一个周期内??２０??１０??０??－１０??－２０??由式（１５）可得出如下结论：当Ｄ＝１时，即二次侧短路时，??一次侧输人阻抗趋向于无穷大，变换器原边处于断路状态没??有电流流过，相应的此时也没有功率传输至负载端；当ｉ＞〇??时，反射阻抗是一个定值，原边不会出现短路情况。由此不难??看出当占空比Ｄ在０？１范围内变化时输人阻抗均不会为零，??即一次侧不会出现短路情况。??３实验验证??３．１仿真实验??为了验证上述理论分析结果的正确性，按照图１所示拓??扑在Ｍａｔｌａｂ中建立了仿真模型，仿真实验参数下：Ｋ＝３５０?Ｖ，??卢?１１０?ｋＨｚ，负载端阻值为《ｌ＝４０?０山＝１＾＝１１２??（ｊｔＨ，?ＣｒＣＨ）．〇４?ｎＰ，（＾＝＜＾＝０．０４?｜ｘＦ，输出滤波电感?４＝０．３２??ｍＨ，输出滤波电容０６０?｜ｘＦ。Ｉ＞０．２和ＪＤ＝０．８时的［＾、心的??波形如图４所示。
究与设计??ＺＺＺＺ??图５?实验波形??图６?系统功率效率变化曲线??验验证表明：控制一个周期内Ｑ５和Ｑ６同时导通的时间，可以??有效控制传输到负载端的功率，占空比越大传输到负载端的??功率越小，利用基波分析法推导出了输出功率与占空比的关??系，并通过实验验证了这一结果；采用二次侧功率控制时，即??使原副边之间没有通信，原边也可以通过反射阻抗感知负载??端的变化，当￡？变小时，即二次侧输出功率增大时，此时反射??阻抗很小，则原边输人阻抗相应的也会变小，一次侧输人功率??变大，而当Ｄ增大时，即二次侧输出功率减小时，此时反射阻??抗变大，原边输人阻抗增大，一次侧输人功率减校??参考文献：??［１］黄学良，谭林林，陈中，等．无线电能传输技术研究与应用综述［Ｊ］．??电工技术学报，２０１３，２８（１０）：?１－１１．??［２］赵争鸣，张艺明，陈凯楠．磁耦合谐振式无线电能传输技术新进展??［Ｊ］．中国电机工程学报，２０１３，３３（３）：?１－１１．??［３］史继翠，谭平安，易灵芝，等．便携式电子产品的无线电能传输技??术［Ｊ］？电源技术，２０１４，３８（１１）：２１５５－２１５７．??［４］孙跃，王智慧，苏玉刚，等．电流型ＣＰＴ系统传输功率调节方法［Ｊ］．??重庆大学学报，２００９，３２（１２）：?１３８６－１３９１．??开关管Ｑ５、ＱＳ同时导通的时间，可以控制传输到负载端的功??率大小，此外当占空比很大时，Ｌ也不会出现过流情况。??由实验结果绘制输出功率、系统效率与占空比的关系，如??图６所示，可以看出实验结果与式（８）基本拟合，验证了理论分??析的正确性。此外在整个功率调节范围内，电路可以保持较高??［５］?
【参考文献】：
期刊论文
[1]电动汽车双向无线充电系统谐振拓扑分析[J]. 陈凯楠,赵争鸣,刘方,袁立强. 电力系统自动化. 2017(02)
[2]无线电能传输系统控制方法综述[J]. 廖承林,李均锋,陶成轩,王丽芳,邓凯. 电气工程学报. 2015(06)
[3]便携式电子产品的无线电能传输技术[J]. 史继翠,谭平安,易灵芝,杨磊. 电源技术. 2014(11)
[4]无线电能传输技术研究与应用综述[J]. 黄学良,谭林林,陈中,强浩,周亚龙,王维,曹伟杰. 电工技术学报. 2013(10)
[5]磁耦合谐振式无线电能传输技术新进展[J]. 赵争鸣,张艺明,陈凯楠. 中国电机工程学报. 2013(03)
[6]电流型CPT系统传输功率调节方法[J]. 孙跃,王智慧,苏玉刚,戴欣,唐春森. 重庆大学学报. 2009(12)
本文编号：3525054
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