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基于wpt技术的超声辅助加工系统研究进展

宇航材料工艺 2017年第5期47卷 1-6页

作者：许磊李鹏南邱新义牛秋林李常平湖南科技大学机电工程学院湘潭411201

对超声辅助加工技术及wpt技术进行了分析归纳,总结了国内外目前有关wpt超声辅助加工系统的研究成果,提出共振式无线电能传输技术可能是超声辅助加工领域一种更为灵活、更为理想的供电模式的想法。

关键词：超声辅助加工 wpt 先进材料难加工

基于变结构补偿网络的wpt恒流/恒压充电系统

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电工电能新技术 2022年第4期41卷 9-15页

作者：王德玉秘锡鸿傅超伟胡挺赵清林燕山大学电气工程学院河北秦皇岛066004

针对电动汽车充电无线电能传输(wpt)系统的网络补偿技术,研究了一种LCC-LCC/S型变结构补偿网络。通过开关控制,能够将松耦合变压器的原/副边补偿网络由恒流源-恒流源特性,切换为恒流源-恒压源特性,从而实现变化负载工况下的恒流或恒压输... 详细信息

针对电动汽车充电无线电能传输(wpt)系统的网络补偿技术,研究了一种LCC-LCC/S型变结构补偿网络。通过开关控制,能够将松耦合变压器的原/副边补偿网络由恒流源-恒流源特性,切换为恒流源-恒压源特性,从而实现变化负载工况下的恒流或恒压输出,用以满足动力电池的充电需求。针对变结构切换过程中硬开关能量冲击导致的高电压应力问题,本文提出了根据电流极性切换开关的控制策略,进一步优化了开关切换时序,实现模式切换的平滑过渡。最后搭建一个1 kW等级的实验样机,输入为400 V稳压源、输出为模拟电池假负载;利用定宽定频控制实现了10 A恒流输出及105 V恒压输出,在负载变化扰动下的稳态输出波动较小,且实现了逆变器的零电压开通。通过模式切换暂态冲击实验验证了本文所提方案的合理性。

关键词：电动汽车充电 wpt LCC-LCC/S变结构补偿网络恒流-恒压控制策略

wpt系统磁耦合特性测量方法研究与装置开发

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电测与仪表 2019年第1期56卷 146-152页

作者：李榜陈为福州大学电气工程与自动化学院福州350000

在无线电能传输(wpt)产品的研发阶段,需要测量和评估发射线圈(TX)和接收线圈(RX)发生位置偏移时磁场感应强度(B)、耦合系数(k)和效率(η)的变化情况。设计了一套三维扫描定位的自动测量系统。通过上位机远程控制下位机和测量设备,可以... 详细信息

在无线电能传输(wpt)产品的研发阶段,需要测量和评估发射线圈(TX)和接收线圈(RX)发生位置偏移时磁场感应强度(B)、耦合系数(k)和效率(η)的变化情况。设计了一套三维扫描定位的自动测量系统。通过上位机远程控制下位机和测量设备,可以获得位置、磁耦合参数的数据。上位机将数据保存在Excel里,通过调用MATLAB脚本绘制的k、η或者B在空间平面上分布的三维图形。通过与多匝平面螺旋空心线圈的理论计算对比,验证了测量方法以及系统的精度及其可靠性。

关键词： wpt 磁耦合自动测量三维扫描系统

面向MC-wpt系统应用的能量与信息并行传输方法研究

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面向MC-WPT系统应用的能量与信息并行传输方法研究

作者：高源重庆大学

学位级别：硕士

无线电能传输（wpt,Wireless Power Transfer）技术开启了终端设备电力传输的新大门,在物联网设备、水下供电系统、无人运动系统等领域有着传统有缆供电方式不可替代的优点。基于磁场耦合的无线电能传输（MC-wpt,Magnetically Coupled ... 详细信息

无线电能传输（wpt,Wireless Power Transfer）技术开启了终端设备电力传输的新大门,在物联网设备、水下供电系统、无人运动系统等领域有着传统有缆供电方式不可替代的优点。基于磁场耦合的无线电能传输（MC-wpt,Magnetically Coupled wpt）技术是众多wpt技术中的一种,它通过线圈谐振耦合的方式实现电能的无线传输,其优点是传输功率大、效率高,因而在社会各领域中得到了最为广泛的研究和应用。随着wpt技术的发展成熟,其应用范围不断扩大,为了提升系统的鲁棒性,实现高性能的电能传输以及信息传输,越来越多的应用场合要求实现通信功能。本文基于MC-wpt技术,针对相关的应用场景,设计了能量信息并行传输系统的框架,从理论上分析了能量和信号并行传输的可行性,并从仿真和实验的角度验证了所设计系统的可行性。针对能量和信号并行传输系统之间的相互影响关系,基于多线圈互感耦合模型建立了能量和信号并行传输系统的电路模型,并分析了MC-wpt系统的激励电压、激励电流以及功率线圈电流的幅频特性。在此基础上,分析了能量传输线圈和信号传输线圈之间的相互耦合关系。针对几种常见的耦合机构类型,分析了其磁场的分布特性,根据磁场的具体分布情况,设计并分析了几种可行的信号线圈结构。针对能量耦合机构可能出现横向偏移等非理想情况可能导致的干扰问题,分析了相关的信号滤波电路,最后,根据信号载波的频率以及信号电流的问题,讨论了信号线圈结构的优化方法。为了开发相关的无线电能传输设备,利用有限元软件设计了MC-wpt常用的平面耦合机构,得到了它们的旋转特性。针对本文的工程应用,以平面圆形耦合机构为基础设计了一个输出功率为200W,能量无线传输距离为20mm的能量耦合机构。针对该应用场景,分析并选用LCC-S谐振拓扑作为补偿结构,分析了该谐振拓扑的具体输出特性以及参数设计方法,总结了具体参数设计流程。针对信号传输系统,使用印刷线路板技术制作信号线圈,使用双工器的来实现信号的隔离双工通信,使用正交频分复用技术来提升信号的传输速率以及抗干扰能力。为了验证理论的可行性和有效性,利用仿真软件平台搭建了相关的电路仿真模型,在实验室搭建了相关的电路系统装置,仿真和实验结果一致验证了所设计的应用系统的可行性,证明了本文的正确性。

关键词： wpt MC-wpt LCC-S 电能与信号并行传输

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金属环境下wpt系统设计与耦合机构优化

金属环境下WPT系统设计与耦合机构优化

作者：王代鑫重庆大学

学位级别：硕士

目前无线电能传输技术(Wireless Power Transfer,wpt)有着广阔的应用背景,在钻井、医疗器械、电动汽车、水下设备等领域发挥着重要作用。在短距离的供电环境下,wpt技术有着非接触、不产生火花、安全性能高等优点,感应耦合电能传输技术(I... 详细信息

目前无线电能传输技术(Wireless Power Transfer,wpt)有着广阔的应用背景,在钻井、医疗器械、电动汽车、水下设备等领域发挥着重要作用。在短距离的供电环境下,wpt技术有着非接触、不产生火花、安全性能高等优点,感应耦合电能传输技术(Inductively Coupled Power Transfer,ICPT)是其中一个重要分支也是近些年学者们的研究热点。ICPT技术应用在众多领域下就会面临着各式各样不同的使用环境,其中金属环境是较为常见的一种。在工程设计中,金属在有着非常好的结构强度的同时也能为一些设备提供一个良好的散热环境,有着广泛的使用。此时,在进行ICPT系统的设计时就必须考虑金属环境对系统的影响。本文针对金属环境对磁感应耦合式无线电能传输系统产生的影响进行研究,进行ICPT整体系统设计,对耦合机构进行仿真建模并进行优化设计,旨在利用金属环境来提升ICPT系统的性能。文中首先对几种常见逆变电路及谐振补偿电路进行分析,在LCC—S的谐振补偿电路下利用交流阻抗法得出耦合机构参数互感M对整体ICPT系统输出功率和效率的关系表达式。然后,使用COMSOL Multiphysics电磁场有限元仿真软件对耦合机构进行仿真建模,对比分析了圆形线圈和DD线圈的磁感应分布,同时对不同金属位于耦合机构的不同位置进行了仿真对比,提出了一种新型的基于DD线圈的耦合机构,通过金属环绕耦合机构的方法以提升原副边的耦合互感参数M。为了进一步提升系统的输出功率和效率,在此基础上继续对DD线圈的磁芯机构进行了优化设计。对于ICPT系统的功率输出,在副边增加BUCK电路并采用PI控制算法对输出电压进行稳压控制,使其保持着稳定的输出。随后,给出了ICPT系统硬件电路设计的设计思路。最后结合COMSOL电磁场仿真软件得出的耦合机构原副边自感、内阻、互感等参数,利用Simulink进行ICPT系统整体仿真验证,并搭建最终实验平台对耦合机构设计与ICPT整体系统设计进行实验验证。最终实验结果表明,金属环境的环绕设计以及DD线圈磁芯结构的优化对ICPT整体输出功率和效率有着显著提升,验证了仿真结果的有效性。

关键词： wpt ICPT 金属环境耦合机构 DD线圈

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wpt与EMD结合的转辙机故障诊断系统

机械制造与自动化 2017年第2期46卷 219-222页

作者：雷蕴霆兰州兰石重工有限公司甘肃兰州730087

为解决wpt信号分析方法分解后的信号分辨率较低的缺陷及EMD信号分析方法由于虚假IMF分量可能带来错误信息的问题,将EMD与wpt两种信号分析方法进行结合,并将这种结合的信号分析方法应用于信号包络特征的提取。在结合包络特征提取的基础上... 详细信息

为解决wpt信号分析方法分解后的信号分辨率较低的缺陷及EMD信号分析方法由于虚假IMF分量可能带来错误信息的问题,将EMD与wpt两种信号分析方法进行结合,并将这种结合的信号分析方法应用于信号包络特征的提取。在结合包络特征提取的基础上,运用基于PCA的特征选择方法对缺陷信号特征数据集进行最有效特征的分类及识别。根据上述方法,以S700K-C型电动转辙机为例,采用Matlab和Labview混合编程的方法研发了一种故障诊断系统。试验验证了该故障诊断系统的有效性。

关键词：故障检测转辙机 EMD wpt Labview Matlab

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耦合式非线性谐振的wpt系统研究

煤矿机械 2023年第6期44卷 97-100页

作者：付元煤炭科学技术研究院有限公司北京100013 煤矿应急避险技术装备工程研究中心北京100013 北京市煤矿安全工程技术研究中心北京100013

无线电能传输(wpt)系统在实际的应用场景中往往会产生移动或发生偏移,这种位置的变化会显著降低wpt系统的工作效率,造成能量的严重衰减。针对这个问题,提出了一种基于反向串联变容二极管的非线性wpt系统,通过调整变容二极管的反向偏压,... 详细信息

无线电能传输(wpt)系统在实际的应用场景中往往会产生移动或发生偏移,这种位置的变化会显著降低wpt系统的工作效率,造成能量的严重衰减。针对这个问题,提出了一种基于反向串联变容二极管的非线性wpt系统,通过调整变容二极管的反向偏压,对系统传输性能衰减进行补偿,推导了反向串联变容二极管的数理方程,并对平面螺旋电感线圈进行了分析研究。通过搭建的实验平台,完成了基于反向串联变容二极管的非线性wpt系统性能实验,通过与ADS 2017软件仿真结果进行对比分析,去除两者之间无法避免的差异性,该非线性wpt系统提高了收发线圈轴向距离的自由度,降低了线圈精确定位的要求,实验结果验证了理论分析和设计的正确性。

关键词：耦合式非线性谐振器 wpt 变容管收发线圈

基于wpt的电动汽车双向充电器调制策略研究

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电子测试 2018年第15期29卷 107-107,109页

作者：余岳汪红霞湖南铁路科技职业技术学院湖南株洲412006

研究一种应用于无线电能传输系统,能量双向流动的AC/DC充电器拓扑结构的调制控制策略;双向wpt充电器的拓扑结构和线圈耦合位置情况直接影响充电器的整体系统性能,双向无线充电器的拓扑结构直接影响充电器的整体系统性能,新型拓扑结构对... 详细信息

研究一种应用于无线电能传输系统,能量双向流动的AC/DC充电器拓扑结构的调制控制策略;双向wpt充电器的拓扑结构和线圈耦合位置情况直接影响充电器的整体系统性能,双向无线充电器的拓扑结构直接影响充电器的整体系统性能,新型拓扑结构对应的控制策略具体内容包括:能够满足wpt系统对电能双向流动的要求;使电网端输入谐波减小,充电器不对主电网造成谐波干扰。

关键词： wpt V2G 调制策略

基于LCC-S拓扑的wpt系统恒压输出研究

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电子制作 2023年第6期31卷 49-51,29页

作者：彭一鹏李辉上海电力大学自动化工程学院上海200090

针对无线电能传输系统(Wireless Power Transfer,wpt)在面对负载投切、互感改变时出现输出电压波动较大这一问题,提出了一种基于线性自抗扰控制(Linear Active Disturbance Rejection Control,LADRC)的wpt系统。选用了LCC-S补偿网络并... 详细信息

针对无线电能传输系统(Wireless Power Transfer,wpt)在面对负载投切、互感改变时出现输出电压波动较大这一问题,提出了一种基于线性自抗扰控制(Linear Active Disturbance Rejection Control,LADRC)的wpt系统。选用了LCC-S补偿网络并建立系统模型,推导出输出电压与移相角之间的关系式,设计了基于移相控制的LADRC控制器,在相同扰动条件下将PI控制器与LADRC控制器进行对比。仿真结果证明,LADRC可以更好地抑制扰动,保证了系统的输出电压恒定,具有良好的控制效果。

关键词： wpt LADRC 移相控制恒压输出