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基于扰动观察法的WPT系统最大效率追踪方法设计

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集成电路应用 2024年第3期41卷 168-169页

作者：唐凡懿西安石油大学电子工程学院陕西710065

阐述一种基于扰动观察法的WPT系统最大效率追踪控制方案,在不需要耦合线圈互感参数辨识和原副边通信的条件下,实现WPT系统的最大效率追踪,比基于互感参数辨识方法有更高的追踪精度。

关键词：无线电能传输最大效率追踪扰动观察法

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水下磁谐振式电能传输最大效率追踪方法

哈尔滨工程大学学报 2017年第6期38卷 829-835页

作者：康乐胡欲立郑唯西北工业大学航海学院陕西西安710072

磁谐振式电能传输系统在海水中工作时电磁波受到海水强烈的衰减导致输出功率较低。同时,由于发射和吸收端的阻抗不匹配导致部分能量被吸收端反射进而被海水衰减,造成效率的进一步降低。为了提高系统的传输效率和减小能量损失,本文提出... 详细信息

磁谐振式电能传输系统在海水中工作时电磁波受到海水强烈的衰减导致输出功率较低。同时,由于发射和吸收端的阻抗不匹配导致部分能量被吸收端反射进而被海水衰减,造成效率的进一步降低。为了提高系统的传输效率和减小能量损失,本文提出了一种输出稳定型最大效率追踪方法,不仅实现了最大效率追踪,还保证了在一定条件下传输效率的稳定,保护了负载。本文运用仿真软件建立模型,对该方法进行了仿真验证;设计并制作了一个谐振耦合传输装置,通过实验研究证明了该方法对水下电磁谐振电能传输系统效率有显著提高作用。

关键词：电磁谐振无线电能传输最大效率追踪阻抗匹配效率稳定性

基于补偿拓扑切换的MCR-WPT最大效率追踪方法

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沈阳工业大学学报 2023年第5期45卷 559-564页

作者：常雨芳李飞唐杨薛旭池阎晟尹帅帅湖北工业大学电气与电子工程学院武汉430068

针对串联串联(S-S)和串联并联(S-P)补偿拓扑结构在大(小)负载场合传输效率低的问题,提出了基于补偿拓扑结构切换的磁耦合谐振式无线电能传输(MCR-WPT)系统最大效率追踪方法.通过建立S-S、S-P等效电路模型提取谐振补偿网络参数,将系统最... 详细信息

针对串联串联(S-S)和串联并联(S-P)补偿拓扑结构在大(小)负载场合传输效率低的问题,提出了基于补偿拓扑结构切换的磁耦合谐振式无线电能传输(MCR-WPT)系统最大效率追踪方法.通过建立S-S、S-P等效电路模型提取谐振补偿网络参数,将系统最大传输效率切换点的寻优过程划分成轻载与重载两种工作模式,并使用有源阻抗匹配的方式对系统最大效率点进行自适应追踪.仿真测试结果表明:所提方法在轻载模式下能够维持原有系统最大传输效率,约为84.5%;在重载模式下效率由84.5%提升至91.6%,验证了该方法的有效性.

关键词：磁耦合谐振式无线电能传输系统最大效率追踪串联串联串联并联负载阻抗补偿拓扑谐振补偿有源阻抗

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基于磁耦合谐振的无线能量传输系统研究

基于磁耦合谐振的无线能量传输系统研究

作者：马万里电子科技大学

学位级别：硕士

随着社会的发展与进步,人类社会对电能的需求越来越大。无线能量传输,即在非物理接触的条件下实现电能的无线传输,作为一种新型能量传输方式受到了人们越来越多的关注和研究。本文对无线能量传输技术的研究主要集中在基于磁耦合谐振原... 详细信息

随着社会的发展与进步,人类社会对电能的需求越来越大。无线能量传输,即在非物理接触的条件下实现电能的无线传输,作为一种新型能量传输方式受到了人们越来越多的关注和研究。本文对无线能量传输技术的研究主要集中在基于磁耦合谐振原理的无线能量传输系统的传输特性分析以及基于阻抗匹配原理的自适应功率追踪系统设计两个方面。本文的主要研究内容和贡献概括如下:1.研究了无线能量传输系统的传输特性,使用多种方法对无线能量传输系统进行建模,以此为基础推导了其最大功率传输和最大效率传输时的负载条件,并将其与系统的品质因数、耦合系数、互感等相关联,从而简化了分析结果。使用耦合模分析方法分析了线圈中静态、动态的能量变化,并提出了使用传输矩阵分析多线圈级联系统传输特性的分析方法,简化了其分析过程。2.分析了无线能量传输系统的无源和有源阻抗匹配网络设计方法,以及基于阻抗变换的最大功率点追踪和最大效率点追踪实现方法。阐述了不同阻抗变换方法的原理、实现方法以及适用范围,其中着重介绍了使用直流-直流变换器的有源阻抗匹配方法,分析了三种常见的直流-直流电路拓扑的工作原理,并总结了各自的适用范围。3.设计了基于扰动观察法控制策略原理的自适应最大功率点追踪系统,并将其与磁耦合谐振系统相结合,实现了一个具有自适应最大功率点追踪功能的无线能量传输系统。在设计过程中详细分析了扰动观察法控制策略的原理,并用电路方法和程序方法两种方法实现了控制策略,设计了多组实验进行验证。然后提出了引入了输出功率对占空比的不同阶导数以改变追踪过程中的步长的方法,能够更快地追踪到最大功率点。较同类文献的设计而言,本文所设计的自适应最大功率点追踪系统在实现功能的同时体积大大减小。实验结果表明,本文中设计的自适应最大功率点追踪系统实现了最大功率点追踪的功能,且提出的改进的追踪方法将追踪效率提高了44%。这为需要相应速度快、体积小的无线能量传输系统设计提供了设计参考。

关键词：无线能量传输磁耦合谐振阻抗匹配最大功率追踪最大效率追踪

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直驱型压缩空气储能发电系统并网控制

直驱型压缩空气储能发电系统并网控制

作者：吴嘉禾华中科技大学

学位级别：硕士

随着社会的发展,化石燃料短缺和环境污染等问题日益加剧,而可再生能源与大规模储能技术的出现对提高我国能源安全、调整能源结构和环境保护都具有重要的理论和实际意义。在各个不同的储能技术中,压缩空气储能(Compressed Air Energy Sto... 详细信息

随着社会的发展,化石燃料短缺和环境污染等问题日益加剧,而可再生能源与大规模储能技术的出现对提高我国能源安全、调整能源结构和环境保护都具有重要的理论和实际意义。在各个不同的储能技术中,压缩空气储能(Compressed Air Energy Storage,CAES)技术因具有容量大、工作时间长、寿命长以及良好的经济性等优势而一直广泛受到产学研各界的关注。传统的压缩空气储能系统在膨胀机与发电机之间加入齿轮箱,这种接入方式会导致较大的能量损失且维护成本较高,若能采用直驱型发电机则可有效避免这一问题。本文首先总结归纳了三种可应用于压缩空气储能的发电并网方式,具体包括压缩空气储能接定速同步发电机、接双馈异步发电机以及接直驱同步发电机;分析了三种发电并网方式的潜在优势和面临的挑战,提出了一种采用永磁同步发电机与电子电力变压器(Electronic Power Transformer,EPT)的永磁直驱型压缩空气储能发电系统;该发电系统具有机械损耗小、控制灵活、发出电能质量高等优点。接着,在建立的数学模型基础上,设计了永磁直驱型压缩空气储能发电系统的基本控制策略,并利用Matlab/Simulink对整个系统进行仿真设计和实验,仿真结果显示该系统输出电压稳定,可根据电网需求灵活选择在不同的运行方式下输出或吸收有功和无功功率,其功率可控性高,输出电能质量高,较传统并网方式具有显著优势。最后,研究了永磁直驱型压缩空气储能发电系统的优化控制策略。提出了一种应用于压缩空气储能的最大功率追踪控制策略与算法,并对该算法进行仿真验证,其结果表明,在不同的进口压强下,使用最大功率追踪算法控制后,发电机的输出功率有明显提高。另外还提出了一种针对压缩空气储能系统最大效率追踪控制策略与算法,仿真结果表明,当电网需求功率变化时,压缩空气储能系统的输出功率可实时跟踪需求功率的变化,且可使膨胀机工作在最高效率点,能有效提升整个储能系统效率。

关键词：压缩空气储能永磁同步发电机电子电力变压器并网控制最大功率追踪最大效率追踪

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无线电能传输中两个关键问题的研究

无线电能传输中两个关键问题的研究

作者：张焱强上海交通大学

学位级别：硕士

传统燃油车将逐步退出市场,电动汽车的充电问题却始终没有得到很好的解决,接触式的充电桩存在使用不便和安全隐患问题,而无线电能传输技术（Wireless Power Transfer,WPT）安全可靠,是当今的研究热点和发展趋势,但是WPT在商业化过程中... 详细信息

传统燃油车将逐步退出市场,电动汽车的充电问题却始终没有得到很好的解决,接触式的充电桩存在使用不便和安全隐患问题,而无线电能传输技术（Wireless Power Transfer,WPT）安全可靠,是当今的研究热点和发展趋势,但是WPT在商业化过程中仍然存在着两个关键问题,即负载阻抗匹配和异物检测。本文分析了国内外WPT负载阻抗匹配的研究现状,总结出四种方案,包括无源器件匹配,DC/DC电路匹配,频率调制和动态调谐控制调制,并就其中的DC/DC电路阻抗匹配方法进行了重点研究。在理论推导最优负载和匹配原理的基础上,提出了一种具有最大效率追踪的阻抗匹配方案,完成了硬件电路和原副边控制策略的设计。样机实验中,系统效率始终维持在83%以上,验证了方案的可行性和正确性。作为第二个研究重点,本文还总结了国内外的研究成果和在国内公开的WPT异物检测的48项专利,并根据工作原理归纳为基于检测线圈,基于原充电系统和其他原理三类,在对比三类方法的优缺点后,提出了一种基于检测线圈的有源异物检测方案,该方案利用对负载敏感的高频激励源,检测出改变线圈谐振态的异物,其检测效果不受WPT系统工作状态的影响。本文给出了方案的理论推导和数学分析,以及实现方案,详细介绍了五个模块的功能和设计,包括:高频激励源,变压器,谐振线圈,滤波电路和信号调理电路。最后研发完成了实验样机,在WPT系统600W传输功率下,能灵敏地检测出一元硬币,达到了异物检测的效果。最后,论文总结了两方面的研究成果和主要结论,提出了几个尚未解决的问题,并对未来的进一步发展给出了建议和构想。

关键词：无线电能传输阻抗匹配最大效率追踪异物检测

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变速小水电固态并网变压器的模糊PID控制

自动化与仪器仪表 2016年第4期 169-172页

作者：刘小亮郭扬贾志欣吉光曜石家庄铁道大学四方学院河北石家庄0511322 石家庄工业泵厂有限公司河北石家庄050100

研究一种基于固态变压器的并网接口,它不仅能同时补偿笼型异步发电机所需无功功率和小水电系统友好并网,还能根据水头的变化自动调整机组运行速度,从而提高系统发电效率和功率因数。针对固态变压器的调速和无功补偿功能,提出一种模糊PI... 详细信息

研究一种基于固态变压器的并网接口,它不仅能同时补偿笼型异步发电机所需无功功率和小水电系统友好并网,还能根据水头的变化自动调整机组运行速度,从而提高系统发电效率和功率因数。针对固态变压器的调速和无功补偿功能,提出一种模糊PID控制策略;针对固态变压器的并网功能,利用直流侧电压和定无功功率的控制策略。最后通过Matlab/simulink仿真平台验证所提并网接口及其控制策略的有效性和可行性。

关键词：小水电固态变压器自适应模糊PID控制最大效率追踪无功补偿

基于模糊自适应PID控制的变速小水电并网系统

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数字技术与应用 2015年第12期33卷 5-5页

作者：贾志欣郭扬刘小亮吉光曜石家庄工业泵厂有限公司河北石家庄050100 石家庄铁道大学四方学院河北石家庄051132

研究笼型异步发电机在小水电中的应用,为提高系统发电效率和可靠性,利用双PWM变流器设计变速小水电并网系统,配合电容器共同补偿发电机励磁电流。针对机侧变流器根据水头波动自动调整机组变速运行的功能,提出一种模糊自适应PID控制策略... 详细信息

研究笼型异步发电机在小水电中的应用,为提高系统发电效率和可靠性,利用双PWM变流器设计变速小水电并网系统,配合电容器共同补偿发电机励磁电流。针对机侧变流器根据水头波动自动调整机组变速运行的功能,提出一种模糊自适应PID控制策略;针对网侧变流器的并网功能,采用相应的定直流侧电压和无功功率的控制策略。最后,利用Matlab/simulink仿真平台验证所提方法的有效性和可行性。仿真结果表明,所提方法较好实现小水电系统的变速运行,发电效率较大提高,并网电流正弦化且单位功率因数。

关键词：小水电双PWM变流器模糊自适应PID控制最大效率追踪无功补偿