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基于恒流源补偿网络的电磁感应式非接触能量传输的LED驱动电路

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中国电机工程学报 2015年第20期35卷 5286-5292页

作者：韩洪豆曲小慧 WONG Siuchung TSE Chikong 东南大学电气工程学院江苏省南京市210096 香港理工大学电子及资讯工程学系

电磁感应式非接触能量传输(inductive power transfer,IPT)的半导体发光二极管(light-emitting diode,LED)照明系统具有便利、灵活、安全等优点。为提高IPT的传输效率,IPT松耦合变压器两边需引入补偿网络。补偿后的IPT变换器输出特性十... 详细信息

电磁感应式非接触能量传输(inductive power transfer,IPT)的半导体发光二极管(light-emitting diode,LED)照明系统具有便利、灵活、安全等优点。为提高IPT的传输效率,IPT松耦合变压器两边需引入补偿网络。补偿后的IPT变换器输出特性十分复杂,其输出电压或电流与变压器参数、补偿结构和参数、开关频率和负载均有关。而LED负载的等效阻抗易随温度变化,松耦合变压器的磁场并不均匀,难以设计,这些问题使得IPT LED驱动器难以直接输出LED需要的驱动电流。针对此问题,该文提出一种基于恒流源补偿网络的IPT LED驱动电路,恒流源补偿网络使得IPT输出恒流,解耦电流与负载阻抗的关系,通过提出的变压器参数和补偿参数设计方法,采用定频占空比控制,可直接输出LED所需的电流,避免使用后级变换器,避免频率控制带来的频率分叉问题。该文还提出在给定变压器尺寸、气隙、负载范围、效率下的IPT系统综合设计方案。最后,搭建了一台20 W的IPT LED驱动电路,实验结果证明所提出的补偿网络可以准确实现与负载无关的恒流输出,避免无功环流,实现较高的传输效率。

关键词：电磁感应式非接触能量传输 LED驱动器恒流源补偿网络传输效率

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非接触电能传输系统恒流充电控制方法研究

电子科技大学学报 2013年第1期42卷 81-86页

作者：戴欣曹伟华孙跃重庆大学自动化学院重庆沙坪坝区400044

针对非接触电能传输(CPT)系统的输出充电电流控制,提出一种基于H∞控制的原边主动控制方法。借助于微分动力学模型的频域展开,实现了系统广义状态空间平均模型,构建了系统性能加权函数及控制系统结构,建立了控制器及观测器的Ricatti方程... 详细信息

针对非接触电能传输(CPT)系统的输出充电电流控制,提出一种基于H∞控制的原边主动控制方法。借助于微分动力学模型的频域展开,实现了系统广义状态空间平均模型,构建了系统性能加权函数及控制系统结构,建立了控制器及观测器的Ricatti方程,并通过Hermitian矩阵完成了该方程的求解,利用迭代计算方法以获得最优H∞控制器。该方法可动态调节不同负载条件下原边注入能量,有效提高轻载下系统整体效率。实验结果验证了该方法的有效性。

关键词：充电恒流非接触 H∞控制电能传输

基于变频重构S/SP拓扑的无线电能传输系统恒流恒压研究

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电工技术学报 2024年第15期39卷 4718-4732页

作者：李中启张晨曦王建斌王忠美黄守道湖南工业大学轨道交通学院株洲412007 湖南大学电气与信息工程学院长沙410082

针对电动汽车无线充电系统耦合系数和负载变化导致系统输出电流和电压剧烈波动的问题,提出一种由交错叠放式线圈结构和变频重构控制策略组成的无线电能传输系统,通过重构补偿拓扑,并切换工作频率,实现了系统的恒流恒压输出。首先,分析... 详细信息

针对电动汽车无线充电系统耦合系数和负载变化导致系统输出电流和电压剧烈波动的问题,提出一种由交错叠放式线圈结构和变频重构控制策略组成的无线电能传输系统,通过重构补偿拓扑,并切换工作频率,实现了系统的恒流恒压输出。首先,分析了拓扑重构前后系统的恒流、恒压输出特性和零相角特性,对比恒流恒压工作模式下补偿电容的大小,给出了系统参数调整方法。其次,剖析了交错叠放式线圈结构模型,提出基于耦合系数波动最小原则的线圈结构优化策略。所提出的系统补偿元件较少,两个工作频率点符合国际标准。最后,搭建一套500 W的实验样机,验证系统的可行性和有效性。实验结果表明,交错叠放式线圈在X轴方向偏移发射线圈外径的55%(187mm)或Y轴方向偏移120mm时,耦合系数波动率小于5%。系统在恒流模式下电流波动率为3.58%,在恒压模式下电压波动率为4.83%,满足无线充电系统恒流恒压需求。

关键词：无线电能传输变频重构恒流恒压零相角

基于多中继线圈结构的无线电能传输系统恒流/恒压输出方法

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电力系统自动化 2022年第20期46卷 147-154页

作者：陈永洪黎祎阳杨斌陈阳麦瑞坤西南交通大学电气工程学院四川省成都市611756

在高压杆塔在线监测设备的电池充电过程中,为了兼顾充电速度与安全,常采用恒流/恒压充电方式。文中基于多中继线圈的无线电能传输系统,提出一种仅切换一次系统工作频率便能实现恒流/恒压输出的方法,该方法无需复杂的控制和额外的元件。... 详细信息

在高压杆塔在线监测设备的电池充电过程中,为了兼顾充电速度与安全,常采用恒流/恒压充电方式。文中基于多中继线圈的无线电能传输系统,提出一种仅切换一次系统工作频率便能实现恒流/恒压输出的方法,该方法无需复杂的控制和额外的元件。首先,分析得到恒流、恒压与系统系数矩阵之间的定量关系;然后,采用迭代算法确定各个补偿参数的数值,使得系统在两个不同的频率点上可以分别实现恒流或恒压输出;最后,切换系统的工作频率,即可从恒流输出模式切换到恒压输出模式。实验结果表明,在负载大范围变化时,电流增益和电压增益仅略微变化,且在整个充电过程中几乎没有无功功率。

关键词：在线监测设备无线充电无线电能传输多中继线圈恒流恒压零相角切换频率

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双LCL拓扑ICPT系统恒频恒流稳压特性研究

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四川大学学报（工程科学版） 2016年第3期48卷 156-163页

作者：夏晨阳邵祥李玉华林克章谷志鹏赖娜周诗杰中国矿业大学江苏省煤矿电气与自动化工程实验室江苏徐州221008 美国密歇根大学工程学院

针对负载动态变化及切换易造成感应耦合电能传输(ICPT)系统频率失谐和负载输出电压变化的问题,基于双LCL拓扑电路,提出一种实现原边线圈中电流幅值恒定、负载端稳压输出并保证工作频率稳定性的设计方法。首先分析拾取侧LCL拓扑电路的恒... 详细信息

针对负载动态变化及切换易造成感应耦合电能传输(ICPT)系统频率失谐和负载输出电压变化的问题,基于双LCL拓扑电路,提出一种实现原边线圈中电流幅值恒定、负载端稳压输出并保证工作频率稳定性的设计方法。首先分析拾取侧LCL拓扑电路的恒压特性,结合ICPT系统拾取端反射阻抗呈阻容性且容性部分与负载变化无关这一特点,提出两种原边补偿电路设计思路,同时在此基础上分析了原边LCL拓扑实现原边线圈恒流工作的特性条件。然后给出了双LCL拓扑ICPT系统同时实现原边线圈电流恒定、负载端电压稳定、工作频率稳定的总体条件,并分析了主要参数对系统性能的影响。最后,通过仿真和实验结果证明了理论分析方法的正确性。

关键词：感应耦合电能传输 LCL拓扑恒频恒流稳压

基于发射侧T/F变结构补偿网络的恒压/恒流无线充电系统

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电工技术学报 2021年第2期36卷 248-257页

作者：谭平安廖佳威谭廷玉宋彬邓怡萌湘潭大学自动化与电子信息学院湘潭411105

随着新能源产业的迅速发展,锂电池以其优越的性能得到市场的青睐。为满足锂电池充电过程中对恒流和恒压的实际需求,提升充电的灵活性与安全性,该文提出一种基于发射侧T/F变结构补偿网络的恒压/恒流无线充电系统。首先剖析在不同电源输... 详细信息

随着新能源产业的迅速发展,锂电池以其优越的性能得到市场的青睐。为满足锂电池充电过程中对恒流和恒压的实际需求,提升充电的灵活性与安全性,该文提出一种基于发射侧T/F变结构补偿网络的恒压/恒流无线充电系统。首先剖析在不同电源输入工况下串联-串联(S-S)型补偿网络的基本输出特性,同时结合高阶补偿网络的构造机理,借此衍生出适用于锂电池无线充电的变结构补偿网络的设计思想。在此基础上,利用等效电路分别建立恒压和恒流充电模式的分析模型,推导实现系统恒定输出和维持零相角状态的基本条件,揭示系统增益与变结构补偿网络参数之间的内在联系,阐明基于发射侧电流大小的充电模式切换方法。最后通过仿真与实验验证变结构补偿网络的恒压/恒流无线充电系统及其参数设计方法的正确性和有效性。

关键词：无线充电恒压恒流变结构补偿零相角

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具有恒流恒频恒压特性的IPT系统参数设计

华中科技大学学报（自然科学版） 2013年第3期41卷 57-62页

作者：孙跃李玉鹏唐春森吕潇重庆大学自动化学院重庆400030

针对传统恒流恒频恒压控制方法须额外增加开关电路和闭环控制存在的缺点,以谐振网络拓扑为原边并联-副边串联型(PS型)的感应电能传输(IPT)系统为研究对象,基于交流阻抗法,推导出原边谐振电流、系统谐振工作频率和负载输出电压近似恒定... 详细信息

针对传统恒流恒频恒压控制方法须额外增加开关电路和闭环控制存在的缺点,以谐振网络拓扑为原边并联-副边串联型(PS型)的感应电能传输(IPT)系统为研究对象,基于交流阻抗法,推导出原边谐振电流、系统谐振工作频率和负载输出电压近似恒定的约束条件.从而提出一种谐振网络参数的综合设计流程,使得系统在所设计的负载范围内,就能自然地保证原边谐振电流、系统谐振工作频率和负载输出电压同时近似恒定.该方法不加额外辅助开关电路便可同时实现恒流、恒频和恒压,具有良好的负载兼容性.仿真及实验结果验证了这种具有恒流恒频恒压特性的参数设计流程的正确性和有效性.

关键词：电磁感应能量传输感应电能传输(IPT) 交流阻抗恒流恒频恒压参数设计

基于频率切换实现恒流/恒压输出的电场耦合无线电能传输系统

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中国电机工程学报 2024年第4期44卷 1553-1564,I0025页

作者：苏玉刚颜志琼胡宏晟孙跃刘哲刘书柏杨重庆大学自动化学院重庆市沙坪坝区400044

电场耦合无线电能传输(electric-field coupled wireless power transfer,EC-WPT)技术的实际应用中,有些用电设备需要系统具有不同的恒定输出特性(恒流/恒压),即系统输出电压或输出电流与负载解耦,此外,系统还需具备在恒流、恒压模式间... 详细信息

电场耦合无线电能传输(electric-field coupled wireless power transfer,EC-WPT)技术的实际应用中,有些用电设备需要系统具有不同的恒定输出特性(恒流/恒压),即系统输出电压或输出电流与负载解耦,此外,系统还需具备在恒流、恒压模式间按需切换的功能。针对该需求,基于LC-CLC谐振网络提出1种具有恒流/恒压输出特性的EC-WPT系统,分析LC-CLC谐振网络特性,推导恒流/恒压输出特性的实现条件以及恒流频率和恒压频率的计算方法,并给出系统参数设计方法,分析系统对工作频率的敏感性。最后通过仿真和实验验证所提出的EC-WPT系统恒流/恒压输出特性及其参数设计方法的正确性和有效性。实验结果表明所提出的系统在输入电压恒定的不同负载工况下分别实现2 A的恒流输出以及96 V的恒压输出,其最大传输效率分别为87.83%及88.17%。

关键词：电场耦合无线电能传输系统频率切换恒流恒压谐振网络

恒压时间对ADC12合金恒流-恒压微弧氧化膜层组织与性能的影响

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表面技术 2021年第12期50卷 356-363页

作者：张广生韦利李军姜波王超宋仁国常州大学材料科学与工程学院江苏常州213164 常州大学江苏省材料表面科学与技术重点实验室江苏常州213164 江苏省盐城技师学院江苏盐城224001

目的探究先恒流一定时间再恒压不同时间对ADC12高硅铝合金微弧氧化膜层组织与性能的影响,并从中选择较优的氧化时间组合。方法选择双极性脉冲电源,在先恒流(11 A/dm^(2))35 min后,再恒压(550 V)不同时间(5、15、25、35 min),制备微弧氧... 详细信息

目的探究先恒流一定时间再恒压不同时间对ADC12高硅铝合金微弧氧化膜层组织与性能的影响,并从中选择较优的氧化时间组合。方法选择双极性脉冲电源,在先恒流(11 A/dm^(2))35 min后,再恒压(550 V)不同时间(5、15、25、35 min),制备微弧氧化陶瓷膜层。通过采用扫描电子显微镜(SEM)、金相显微镜、X射线衍射仪(XRD)、HT-600摩擦磨损试验机、电化学工作站(极化曲线、阻抗谱)等设备来表征表面形貌、膜层厚度、物相组成、磨损率以及耐腐蚀性。结果在先恒流再恒压下制备的微弧氧化膜层,其厚度随着氧化时间的延长呈现先增长后下降的趋势。先恒流35 min再恒压25 min所制备的膜层厚度最厚,为25μm;微弧氧化膜层中都存在α-Al_(2)O_(3)、Υ-Al_(2)O_(3)和Al_(2)SiO_(5)相;随着氧化时间的延长,微弧氧化膜层的磨损率出现先增长后下降的趋势。在先恒流35min再恒压5min所制备膜层的摩擦系数最小,仅为0.78。氧化时间的变化对ADC12铝合金MAO膜层耐蚀性的影响较大,腐蚀电位随着氧化时间的延长呈现先上升后下降的趋势,同时腐蚀电流的变化趋势也与腐蚀电位相同。综合考虑,在先恒流35 min再恒压25 min所制备的膜层,其耐腐蚀性较好。结论先恒流(11 A/dm^(2))35 min再恒压(550 V)25 min时所制备的微弧氧化膜层较厚,致密性较好,耐蚀性最佳。

关键词： ADC12铝合金微弧氧化恒流恒压氧化时间膜层