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谐振式无线电能传输系统最大功率点跟踪控制方法

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信息技术与信息化 2025年第2期 59-62页

作者：赵崇焱乔征瑞郑州西亚斯学院电信与智能制造学院河南郑州450000

谐振式无线电能系统中电源线圈、负载线圈分别与集总电容相连接,电源线圈会与发射线圈产生磁谐振,在非过耦合区域传输过程中,系统会出现接近频率临界分裂现象,将系统电容视为固定不变,降低功率点跟踪控制占空比。为此,文章提出一种谐振... 详细信息

谐振式无线电能系统中电源线圈、负载线圈分别与集总电容相连接,电源线圈会与发射线圈产生磁谐振,在非过耦合区域传输过程中,系统会出现接近频率临界分裂现象,将系统电容视为固定不变,降低功率点跟踪控制占空比。为此,文章提出一种谐振式无线电能传输系统最大功率点跟踪控制方法。通过构建谐振运动交变函数,利用等效电路理论,计算系统功率效率,分析功率效率随互感值的变化情况,并利用互感值计算此时的电容值,应对频率临界分裂现象。以不同电容组修正电容值作为控制约束条件,动态修正系统的电容值,调整系统的谐振频率,实现最大功率点的跟踪控制。实验结果表明,设计方法的跟踪控制占空比较高,具有可靠性,有一定的应用价值,为提高无线电能传输系统传输质量,降低传输功率损耗作出了一定的贡献。

关键词：谐振式无线电能传输系统最大功率点跟踪控制

一种Buck-Boost 型无线电能传输系统设计与研究

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电力电子技术 2025年第2期59卷 35-39页

作者：张宇轩徐元中吴铁洲湖北工业大学湖北武汉430068

本文设计并研究了一种基于Buck-Boost型阻抗匹配的无线电能传输系统。首先对无线电能传输系统中的谐振方式进行了分析与选取,再对有源阻抗匹配的3种拓扑形式进行了分析与比较,最后通过分析与比较,采用了先进的Buck-Boost型拓扑结构,通... 详细信息

本文设计并研究了一种基于Buck-Boost型阻抗匹配的无线电能传输系统。首先对无线电能传输系统中的谐振方式进行了分析与选取,再对有源阻抗匹配的3种拓扑形式进行了分析与比较,最后通过分析与比较,采用了先进的Buck-Boost型拓扑结构,通过精确匹配发射端和接收端阻抗,实现了高效的能量传输。通过理论分析在Matlab中进行了系统仿真并进行了实验验证,证明了该系统在能量传输效率和传输距离方面均取得了显著的提升。

关键词：无线电能传输系统阻抗匹配谐振

无线电能传输系统中感应装置的横向错位对耦合系数的影响

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天津工业大学学报 2014年第2期33卷 45-47页

作者：倪卫涛杨庆新李阳张献刘维娜何亚伟张洋天津工业大学电工电能新技术天津市重点实验室天津300387

针对无线电能传输系统中感应装置如何自动定位的问题,分析了感应装置之间的横向错位对耦合系数的影响,通过大型有限元软件COMSOL对整个磁芯线圈进行仿真分析,并进行实验验证.结果表明:感应装置之间的耦合系数随着感应装置横向错位的增大... 详细信息

针对无线电能传输系统中感应装置如何自动定位的问题,分析了感应装置之间的横向错位对耦合系数的影响,通过大型有限元软件COMSOL对整个磁芯线圈进行仿真分析,并进行实验验证.结果表明:感应装置之间的耦合系数随着感应装置横向错位的增大,呈现先减小后增大再逐渐减小的变化趋势.这一理论成果对整个系统的效率检测有一定的积极作用,有助于感应装置自动跟踪定位系统的研究.

关键词：无线电能传输系统感应装置横向错位耦合系数磁芯有限元

基于停车误差规律的有轨电车无线电能传输系统线圈优化设计

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中国电机工程学报 2017年第S1期37卷 196-203页

作者：赵志勇杨中平林飞耿宇宇北京交通大学电气工程学院北京市海淀区100044

无线电能传输技术凭借无直接电气接触的优点,在现代有轨电车得到应用。在这样的大功率应用对象中,效率是影响系统性能的重要因素,线圈设计更是首要考虑的内容。不同于其它应用对象,现代有轨电车停车误差只存在于一个方向,且偏移误差符... 详细信息

无线电能传输技术凭借无直接电气接触的优点,在现代有轨电车得到应用。在这样的大功率应用对象中,效率是影响系统性能的重要因素,线圈设计更是首要考虑的内容。不同于其它应用对象,现代有轨电车停车误差只存在于一个方向,且偏移误差符合正态分布规律。针对这一特征,以满足额定输出功率为前提,提出线圈效率期望作为优化目标,将有轨电车线圈安装尺寸、器件应力等指标作为约束条件。同时,提出增长原边线圈的方式提高副边线圈的偏移特性,采用群举法对矩形线圈的长度、宽度、匝数等进行了优化。最后得到在停车偏移误差离呈现正态分布状况下,线圈的效率期望最优的结果,并对结果进行了实验验证。

关键词：无线电能传输系统线圈优化停车偏移误差效率期望

基于互感差异的双拾取无线电能传输系统功率分配控制策略

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电力系统自动化 2018年第21期42卷 154-159页

作者：陈国东吴剑青孙跃陈振新唐春森重庆大学自动化学院重庆市400030 国网浙江省电力有限公司舟山供电公司浙江省舟山市316000

针对双拾取无线电能传输系统的系统功率分配问题,利用阻抗分析方法分析了LCL-S型拓扑结构下系统功率以及系统效率的影响因素,并提出一种在满足负载功率需求条件下的系统效率最优的功率分配策略。该控制策略根据系统负载功率和耦合机构... 详细信息

针对双拾取无线电能传输系统的系统功率分配问题,利用阻抗分析方法分析了LCL-S型拓扑结构下系统功率以及系统效率的影响因素,并提出一种在满足负载功率需求条件下的系统效率最优的功率分配策略。该控制策略根据系统负载功率和耦合机构互感优化拾取端的功率分配,实现功率传输和效率的优化控制。最后,通过仿真与实验验证了理论分析的正确性。

关键词：无线电能传输系统双拾取线圈功率分配效率优化

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基于自激逆变器的无线电能传输系统

电工技术学报 2019年第22期34卷 4751-4760页

作者：王尧刘卫国皇甫宜耿刘云天陕西省微特电机及驱动重点实验室(西北工业大学自动化学院)

为了降低无线电能传输系统(WPT)的复杂度,设计了一款自激式逆变电源,无需数字控制器和脉冲宽度调制(PWM)信号发生器即可实现开关管的零电压开通和零电压关断,同时具有频率跟踪功能,极大地简化了逆变电源的设计。同时,为了避免WPT系统的... 详细信息

为了降低无线电能传输系统(WPT)的复杂度,设计了一款自激式逆变电源,无需数字控制器和脉冲宽度调制(PWM)信号发生器即可实现开关管的零电压开通和零电压关断,同时具有频率跟踪功能,极大地简化了逆变电源的设计。同时,为了避免WPT系统的发射回路在互感M=0的情况下出现串联谐振短路的问题,采用并-串型(PS)型拓扑来设计WPT装置,同时可以使WPT系统具有恒压输出特性。详细分析自激逆变器和PS型WPT系统的工作原理,通过仿真分析证明了自激逆变电路的有效性以及PS型系统的恒压输出特性。实验结果显示,在传输距离为7cm的情况下,当负载电阻变化200%时,WPT系统的输出电压变化率仅为2.6%,表明所设计的PS型WPT系统的输出电压对负载变化有较强的鲁棒性。

关键词：无线电能传输系统自激逆变器并-串联型拓扑恒压输出特性

基于激活函数的LCC-S型无线电能传输系统建模和稳定性分析

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电工技术学报 2023年第6期38卷 1553-1563页

作者：胡秀芳王跃吕双庆赵德林马天录电力设备电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学) 西安710049

基于电力电子器件的无线电能传输(WPT)系统是一种开关系统,其大信号模型是研究系统运行特性和稳定性的基础。建模的关键是如何描述系统中的非线性、离散开关变量,为解决这一问题,该文提出一种基于S型激活函数的建模方法。S型激活函数是... 详细信息

基于电力电子器件的无线电能传输(WPT)系统是一种开关系统,其大信号模型是研究系统运行特性和稳定性的基础。建模的关键是如何描述系统中的非线性、离散开关变量,为解决这一问题,该文提出一种基于S型激活函数的建模方法。S型激活函数是连续、平滑、可微的且在一定值时具有饱和特性,因此可利用陡度因子较大的激活函数来近似开关的切换过程,将WPT系统由离散的开关系统转变为连续系统。该文以LCC-S型WPT系统为研究对象,构建其开环和闭环模式下激活函数模型,利用该模型分析控制器参数和系统参数对瞬态行为和稳定性的影响,并通过仿真和实验进行验证。结果表明,所构建的模型与仿真和实验结果吻合较好。该模型数学表达式结构简单统一,物理意义明确,是一个具有普遍意义的高精度大信号连续模型。

关键词：无线电能传输系统 LCC-S 补偿激活函数大信号模型稳定性

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改进型自激谐振无线电能传输系统

上海交通大学学报 2023年第7期57卷 859-867页

作者：赵志斌骆彬唐婷王春芳孙中华海军航空大学青岛校区山东青岛266041 青岛大学电气工程学院山东青岛266071

针对一种自激式谐振无线电能传输(WPT)系统的主功率管驱动能力弱、软开关性能差、开关损耗大等问题,通过分析谐振主电路工作原理,发现问题的根源是两个不可控二极管限制了主功率管驱动电阻值.采用全控型小功率开关管代替二极管提出一种... 详细信息

针对一种自激式谐振无线电能传输(WPT)系统的主功率管驱动能力弱、软开关性能差、开关损耗大等问题,通过分析谐振主电路工作原理,发现问题的根源是两个不可控二极管限制了主功率管驱动电阻值.采用全控型小功率开关管代替二极管提出一种改进型自激谐振电路,通过对电路4种工作模态的理论分析,证实改进型电路主功率管具有较强的驱动能力.为了进一步得到改进型系统的最优参数,综合考虑各参数容限值建立系统非线性规划模型,设计一种混合优化算法,得到系统全局最优解.利用系统仿真及实验样机进行对比验证,结果表明:改进型WPT系统软开关性能优良,开关管温度降低约7℃,效率提升约4%.

关键词：无线电能传输系统自激谐振参数优化非线性规划遗传算法

离散时间迭代的LCC-S型无线电能传输系统建模及稳定性分析

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电机与控制学报 2023年第8期27卷 1-15页

作者：吕双庆陈文洁胡秀芳西安交通大学电气工程学院陕西西安710049 太原科技大学电子信息工程学院山西太原030024

为了建立LCC-S型无线电能传输(WPT)系统的模型并分析其稳定性,采用离散时间迭代的思想,建立了开环控制模式下LCC-S型WPT系统的模型,该模型可以描述系统的连续动态特性。在此基础上,进一步推导了电压型比例积分控制LCC-S型WPT系统的离散... 详细信息

为了建立LCC-S型无线电能传输(WPT)系统的模型并分析其稳定性,采用离散时间迭代的思想,建立了开环控制模式下LCC-S型WPT系统的模型,该模型可以描述系统的连续动态特性。在此基础上,进一步推导了电压型比例积分控制LCC-S型WPT系统的离散时间迭代模型,同时利用Pade近似将延时时间纳入数字控制系统。基于雅可比矩阵特征根的稳定性分析评估了控制器参数、延时时间和主电路参数对系统稳定性的影响,准确预测了系统的稳定范围。同时利用特征根预测了系统不稳定时的振荡周期。然后,对稳定边界受控制器参数和主电路参数变化的影响进行了研究。此外,将LCC-S型WPT系统的EDF模型、GSSA模型和离散时间迭代模型进行临界稳定预测值的对比。最后,仿真和实验验证所建立模型和稳定性分析的正确性。

关键词：无线电能传输系统 LCC-S补偿离散时间迭代延时稳定性振荡周期

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