基于最优传输效率匹配的多中继线圈IPT系统输入电压优化设计方法研究

作     者：莫宇鸿 吴晓锐 龚文兰 吴宁 MO Yuhong;WU Xiaorui;GONGWenlan;WU Ning

作者机构：南方电网公司无线传能联合实验室广西南宁530023 广西电网有限责任公司电力科学研究院广西南宁530023 

出 版 物：《广西电力》 (Guangxi Electric Power)

年 卷 期：2022年第45卷第3期

页      面：16-22页

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

主　　题：感应电能传输 多中继 功率匹配 设计方法 输入电压 

摘      要：将多中继的感应电能传输(inductive power transfer, IPT)线圈融合于绝缘子,为输电线路在线监测装置的能量供应提供了新方法。然而,在不同杆塔上的监测装置供电功率需求可能不同,导致不同传输功率下的IPT系统效率降低。为了在不同监测装置负载下保证最优的传输效率,提出了一种根据最优传输效率点优化多中继IPT系统输入电压的设计方法。在绝缘子型号固定而负载变化的情况下,可实现最优传输效率。首先,详细分析并推导了五线圈S-S拓扑结构IPT系统输出功率、效率与系统输入电压、等效负载的关系,得到了最大系统效率所对应的最优交流负载电阻。之后根据功率匹配要求,计算系统输入电压的值。最后通过系统仿真验证了所提设计方法的可行性,仿真结果表明,当系统工作频率为500 kHZ,系统输入电压为49.13 V、整流桥等效电阻为10.52Ω时,能达到所要求的目标输出功率,且系统效率高达93.3%。