基于LCC-LCC/S可重构拓扑的无线充电系统在传感器网络中的应用

作     者：梁仓 王党辉 梁晨旭 袁欢 王小华 荣命哲 

作者机构：西安交通大学电气工程学院 

出 版 物：《高电压技术》 (High Voltage Engineering)

年 卷 期：2024年

核心收录：

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] 

主　　题：无线传感器网络 无线电能传输 电池充电 单发射机-多接收机 可重构拓扑 

摘      要：无线传感器网络在电力系统监测领域发挥着至关重要的作用，它可以通过无线电能传输(wireless power transfer，WPT)技术进行供电。在无线能量传输过程中，传感器需要电池储能。电池在充电过程中先处于恒流(constant current， CC)状态，然后切换到恒压(constant voltage， CV)状态，但现有无线电能传输通用的QI协议使用的变频控制技术、DC-DC辅助技术与定频变占空比调制技术无法实现单发射机-多接收机(single transmitter and multiple pickups， STMP)电池负载的恒流-恒压切换。针对电池的充电特性，本文提出了一种基于LCC-LCC/S可重构拓扑的多接收机无线充电系统。在原边采用LCC拓扑，后端设计LCC/S可重构拓扑实现电池负载的恒流-恒压切换。利用原边LCC拓扑励磁电流恒定的特性，隔绝副边接收机个数、电池负载阻抗变化对励磁电流的影响；同时设计分布式发射线圈结构，与LCC拓扑结合，使接收机切入/移出或处于不同输出模式(CC或CV)时，各接收机的接收功率不受影响，同时实现零相角(zero phase angle，ZPA)操作；最后搭建单对多LCC-LCC/S可重构拓扑平台，实现了多接收机平滑的恒流恒压切换，且系统整体效率可以达到86.76%，功率因数接近1，明显高于QI协议中的策略，验证了所提出方法的可行性。