基于检测线圈被动屏蔽的金属异物检测技术及危害消除方法

作     者：龚文兰 宋凯 孙瀛 吴晓锐 周天 朱春波 GONG Wenlan;SONG Kai;SUN Ying;WU Xiaorui;ZHOU Tian;ZHU Chunbo

作者机构：南方电网公司无线传能联合实验室室广西南宁530023 广西电网有限责任公司电力科学研究院广西南宁530023 哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江哈尔滨150001 

出 版 物：《广西电力》 (Guangxi Electric Power)

年 卷 期：2022年第45卷第3期

页      面：8-15页

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51977043) 哈尔滨工业大学电驱动与推进技术教育部重点实验室开放基金 

主　　题：金属异物检测 无线电能传输 被动屏蔽 热平衡温度 

摘      要：针对大功率无线充电系统场合中金属异物的检测需要,本文提出了一种基于检测线圈阻抗变化的金属异物检测方法,通过在发射端表面铺设检测线圈阵列并监测其在高频激励下的阻抗变化以检测金属异物的有无及位置。在此基础上又提出基于检测线圈被动屏蔽的金属异物危害消除方法,通过检测线圈内部感应电流实现金属异物位置处的磁场屏蔽,降低异物发热,使无线充电系统可在金属异物存在时维持正常充电进程。首先建立了金属异物与检测线圈的互感耦合模型,阐释了基于检测线圈阻抗变化的异物检测原理;然后建立了金属异物的损耗模型,分析了损耗与磁感应强度的关系并设计了被动屏蔽电路;最后在3.3 kW无线充电样机中进行了实验验证,该异物检测系统可准确检测出1元硬币的存在及位置。在无线充电系统连续工作及检测线圈的屏蔽效果影响下,其热平衡温度从83.4℃降至62.2℃,已低于目前标准中的安全阈值80℃,保障了无线充电进程的连续性和系统安全性。