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感应耦合电能传输系统互感耦合参数的分析与优化

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中国电机工程学报 2010年第33期30卷 44-50页

作者：孙跃夏晨阳戴欣苏玉刚重庆大学自动化学院重庆市沙坪坝区400030

针对感应耦合电能传输(inductively coupled power transfer,ICPT)系统能效(传输功率和效率)优化问题,分析了互感耦合参数对4种典型拓扑结构ICPT系统能效的影响,并优化互感以提高系统的功率传输能力,同时,对优化得到的互感耦合参数的适... 详细信息

针对感应耦合电能传输(inductively coupled power transfer,ICPT)系统能效(传输功率和效率)优化问题,分析了互感耦合参数对4种典型拓扑结构ICPT系统能效的影响,并优化互感以提高系统的功率传输能力,同时,对优化得到的互感耦合参数的适用条件给出了限制;此外,针对原边采用串联补偿拓扑结构的ICPT系统在最大功率传输条件下,系统效率偏低的现象,提出一种新的系统综合评价指标。在满足系统输出功率的基础上,该指标综合考虑了系统效率、成本和可靠性等其他因素。通过在该指标下对系统的互感耦合参数进行优化,在满足功率传输的基础上,实现了ICPT系统的全局最优设计。最后,通过仿真和实验研究,证明了理论分析的正确性。

关键词：感应耦合电能传输传输功率效率互感优化

感应耦合电能传输系统中能量与信号反向同步传输技术

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电力系统自动化 2018年第17期42卷 134-139页

作者：孙跃代林叶兆虹唐春森谭若兮重庆大学自动化学院重庆市400044

针对感应耦合电能传输(ICPT)系统电能与信号同步传输方法中信号反向传输的优化问题,在深入分析已有文献的基础上,采用信号并联注入、串联拾取的能量信号反向同步传输拓扑,并提出其参数设计方法。该拓扑充分将ICPT系统的谐振电感考虑到... 详细信息

针对感应耦合电能传输(ICPT)系统电能与信号同步传输方法中信号反向传输的优化问题,在深入分析已有文献的基础上,采用信号并联注入、串联拾取的能量信号反向同步传输拓扑,并提出其参数设计方法。该拓扑充分将ICPT系统的谐振电感考虑到载波信号发射电路中,增强信号发射强度;通过LC谐振回路的选频滤波及放大作用提升信号接收强度;同时,基于交流阻抗分析法对拓扑参数进行了建模分析和优化设计。最后,通过仿真和实验验证了拓扑及参数设计方法的可靠性与有效性。

关键词：感应耦合电能传输能量与信号反向同步传输交流阻抗法参数优化

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感应耦合电能传输系统自持振荡控制

电机与控制学报 2015年第5期19卷 7-13页

作者：蓝建宇唐厚君耿欣上海交通大学电力传输与功率变换控制教育部重点实验室上海200240

串并联补偿型感应耦合电能传输(inductively coupled power transfer,ICPT)系统在负载变轻时会发生频率分叉现象,传统变频控制的方法难以使系统稳定。针对这一问题,将自持振荡控制(self-sustain oscillation control,SSOC)理论应用到ICP... 详细信息

串并联补偿型感应耦合电能传输(inductively coupled power transfer,ICPT)系统在负载变轻时会发生频率分叉现象,传统变频控制的方法难以使系统稳定。针对这一问题,将自持振荡控制(self-sustain oscillation control,SSOC)理论应用到ICPT系统中。首先,分析变频控制下发生频率分叉时ICPT系统不稳定的原因。其次,用描述函数法建立ICPT系统的自持振荡控制系统,并通过Nyquist稳定性判据分析了系统的稳定性。最后,在实验样机上实现了ICPT系统的自持振荡控制。当负载变轻而发生频率分叉现象时,自持振荡器可以使系统自由振荡而趋于稳定,其动态性能良好,并且始终保持开关管的零电压开通(zero voltage switch,ZVS)状态。

关键词：频率分叉感应耦合电能传输自持振荡控制零电压开通

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感应耦合电能传输系统输出功率调节方法

电工技术学报 2014年第1期29卷 215-220页

作者：蔡华史黎明李耀华中国科学院电工研究所电力电子与电气驱动重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

高效调节输出功率是感应耦合电能传输系统的关键问题之一。文章分析了调幅、调频、移相以及能量注入控制四种基本功率调节方法的工作原理及其特征。根据移相控制改变逆变器移相角调节输出功率的特点,提出了一种新型基于谐波的移相控制... 详细信息

高效调节输出功率是感应耦合电能传输系统的关键问题之一。文章分析了调幅、调频、移相以及能量注入控制四种基本功率调节方法的工作原理及其特征。根据移相控制改变逆变器移相角调节输出功率的特点,提出了一种新型基于谐波的移相控制功率调节方法,推导了从基波切换为各次谐波的移相角以及各次谐波工作下合理的移相角范围。该方法采用谐波替代基波传递功率,在输出同样功率情况下可降低器件开关频率。本文以3次谐波为例,通过实验验证了新型功率调节方法的有效性。

关键词：感应耦合电能传输功率调节基波谐波移相控制开关频率

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感应耦合电能传输系统稳定域的分析

控制理论与应用 2017年第10期34卷 1293-1302页

作者：孙跃陈宇唐春森蒋成葛学健重庆大学自动化学院重庆400030 重庆大学输配电装备及系统安全与高新技术国家重点实验室重庆400030

感应耦合电能传输(inductive coupled power transfer,ICPT)技术是目前应用最为广泛的无线电能传输技术.应用软开关技术能提高ICPT系统的效率,但同时也带来了多软开关工作点(频率分叉)问题,使系统呈现复杂的动态特性.通过求解极限环的... 详细信息

感应耦合电能传输(inductive coupled power transfer,ICPT)技术是目前应用最为广泛的无线电能传输技术.应用软开关技术能提高ICPT系统的效率,但同时也带来了多软开关工作点(频率分叉)问题,使系统呈现复杂的动态特性.通过求解极限环的稳定域(region of stability,RoS)可以对其背后的原理进行很好的解释.本文以串联谐振型ICPT系统为例,首先对其建立了分段线性模型与碰撞映射模型,并利用ICPT系统的对称特性将碰撞映射模型进行了简化.通过理论分析,推导出基于二次型李雅普诺夫函数的稳定性判据.设计算法,以稳定性判据为约束条件,RoS体积为目标函数,通过遗传算法实现了RoS的求解.最后通过实例对此方法进行了验证.相比于现有方法,本方法求得的RoS体积更大,从而更好地解释了软开关ICPT系统的动态特性.本文所提出的方法也可用于求解其他分段线性系统的极限环RoS,为这类系统的研究与设计提供了一定的参考.

关键词：稳定性稳定域感应耦合电能传输无线电能传输分段线性系统

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感应耦合电能传输系统软开关死区时间优化

电机与控制学报 2014年第12期18卷 50-56页

作者：蓝建宇马殿光唐厚君上海交通大学电子与电气工程学院上海200240 上海交通大学电力传输与功率变换控制教育部重点实验室上海200240

谐振网络为感性并且合理设置逆变器的死区时间能够保证感应耦合电能传输系统的软开关运行。针对死区时间设置问题展开研究提出一种在全负载和全频率范围内实现软开关的死区时间优化设计方法。首先,建立感应耦合电能传输系统系统数学模型... 详细信息

谐振网络为感性并且合理设置逆变器的死区时间能够保证感应耦合电能传输系统的软开关运行。针对死区时间设置问题展开研究提出一种在全负载和全频率范围内实现软开关的死区时间优化设计方法。首先,建立感应耦合电能传输系统系统数学模型,简述其工作原理。其次,详细分析功率场效应管开关过程中其结电容的充放电过程以及体二极管的续流过程。研究表明最优死区时间应该介于结电容放电完毕之后和体二极管续流结束之前。然后,讨论死区时间的优化设计方法。最后,对一台57W的感应耦合电能传输系统实验样机进行死区时间优化设计。实验结果表明,基于此设计方法感应耦合电能传输系统的功率场效应管能够实现软开关。

关键词：死区时间感应耦合电能传输软开关寄生电容续流时间

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感应耦合电能传输系统动态解谐传输功率控制

电机与控制学报 2012年第1期16卷 72-78页

作者：杨民生王耀南湖南文理学院电气与信息工程学院湖南常德415000 湖南大学电气与信息工程学院湖南长沙410082

提出一种感应耦合电能传输(ICPT)系统的动态解谐传输功率控制方法。对相控电抗器进行动态切换,通过改变其导通延迟角来改变导通电流大小,使得ICPT系统的电能拾取侧谐振或解谐,在负载端获得稳定的输出电压,同时实现对传输功率的控制。导... 详细信息

提出一种感应耦合电能传输(ICPT)系统的动态解谐传输功率控制方法。对相控电抗器进行动态切换,通过改变其导通延迟角来改变导通电流大小,使得ICPT系统的电能拾取侧谐振或解谐,在负载端获得稳定的输出电压,同时实现对传输功率的控制。导出了动态切换的相控电抗器的等效电感,分析了等效电感对输出电压及传输功率的控制作用。根据负载稳定时输出电压与导通延迟角之间的变化曲线获得了保持输出电压恒定的控制方法。相控可变电抗器实现了软开关动态切换,有效地降低了系统的功率损耗。利用该动态谐振/解谐控制方法,系统的最大功率传输性能得到了保证。计算机仿真结果验证了该方法的优良传输功率控制性能。

关键词：感应耦合电能传输传输功率控制动态谐振/解谐相控电抗器软开关

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感应耦合电能传输系统动态负载恒压输出研究

电测与仪表 2014年第9期51卷 73-78页

作者：陆扬郭前岗周西峰南京邮电大学自动化学院南京210023

针对感应耦合电能传输(inductively coupled power transfer,ICPT)系统负载变化时系统输出的稳恒性问题,本文首先分别对电压型与电流型ICPT系统地负载适应能力进行分析,得出电压型ICPT系统比电流型ICPT系统具有更好地负载适应能力和频... 详细信息

针对感应耦合电能传输(inductively coupled power transfer,ICPT)系统负载变化时系统输出的稳恒性问题,本文首先分别对电压型与电流型ICPT系统地负载适应能力进行分析,得出电压型ICPT系统比电流型ICPT系统具有更好地负载适应能力和频率稳定性地结论。同时提出了一种新型的功率补给及自循环模式地输出控制方法,该方法从系统能量平衡地关系出发,通过对功率补给模式工作时间与自循环模式工作时间比值地控制实现系统输出恒压。该控制方法从能量角度实现控制,有效地避免了该非线性系统地复杂建模及控制设计过程.利用Matlab/Simulink搭建系统模型,仿真验证了该方法地有效性。

关键词：感应耦合电能传输动态负载负载适应性能量平衡恒压输出

基于滑模控制的感应耦合电能传输系统输出电压控制研究

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电工技术学报 2017年第23期32卷 235-242页

作者：罗博陈丽华李勇麦瑞坤西南交通大学电气工程学院成都610031

感应耦合电能传输系统通过非接触的方式将系统能量从电源侧传递至负载侧。由于该系统具有负载参数变化、系统结构复杂、工作频率高等特点,系统控制器面临着设计难的问题。提出了一种基于滑模控制理论的输出电压控制器,采用移相控制方法... 详细信息

感应耦合电能传输系统通过非接触的方式将系统能量从电源侧传递至负载侧。由于该系统具有负载参数变化、系统结构复杂、工作频率高等特点,系统控制器面临着设计难的问题。提出了一种基于滑模控制理论的输出电压控制器,采用移相控制方法实现了对输出电压的控制。该控制方法有效降低了系统建模难度,同时提高了系统输出电压响应特性。通过简化系统结构,推导出滑模控制器的具体表达式,并给出了滑模控制系数的选取方法。通过建立IPT实验系统,在不同负载工作工况条件下进行实验验证。对比传统PI控制方法和所提出的滑模控制方法,实验结果表明滑模控制方法响应更快、对系统负载参数变化不敏感、鲁棒性及动态性能更好,能够较好控制IPT系统的输出电压。

关键词：感应耦合电能传输滑模控制移相控制滑模系数 PI 控制器