论文部分内容阅读
近年来,人们对于充电设备的应用越来越广泛。在一些需要移动的特定充电场合中,传统的线缆连接非常麻烦且所需花费的成本也相对较高,无线电能传输技术以其快捷便利的优势而受到广泛关注。由于无线电能传输系统中原副边无物理接触,因此在偏移或不对正的情况下,系统传输效率会大幅下降,为进一步提高系统的抗偏移能力,本课题从补偿网络、磁耦合机构、参数优化设计方法出发,设计了优化系统性能的解决方案。本课题设计了一种具有强抗偏移能力的补偿拓扑结构——PS/SP(并联-串联/串联-并联)补偿拓扑。与传统的S/S和LCC/S等恒压输出型补偿拓扑相比,此拓扑结构具有优异的抗偏移能力,偏移一定范围内保持输出电压基本恒定。首先,本课题给出了PS/SP补偿拓扑的具有抗偏移能力需要满足的条件,并对其参数设计方法进行了介绍;其次,对其阻抗特性进行了分析,所设计PS/SP补偿拓扑中心耦合系数位置具有输入阻抗角为零的特性,由于存在输入阻抗呈容性的情况,为了实现软开关,本课题对其电路参数进行了优化,有效降低了系统的开关损耗,提高了系统效率;最后,分析了输出电压对补偿参数的敏感度,确保了所提设计方法的普适性。为了进一步提升无线电能传输系统的抗偏移能力,本课题针对平面圆形松耦合变压器,设计了优化的设计方法,提高了系统的抗偏移能力。首先,利用Maxwell软件对不同气隙距离、不同原副边尺寸、对称和不对称线圈情况下松耦合变压器耦合系数和抗偏移能力进行了仿真分析;其次,通过分析得到了耦合系数和抗偏移能力随上述参数变化的规律,并据此提出了优化的系统参数设计方法;最后,根据以上分析设计了兼具高耦合系数和强抗偏移能力的磁耦合机构。基于上述理论分析计算和仿真结果,本课题设计了具有强抗偏移能力的感应式无线电能传输系统,并对其性能进行了仿真及实验验证,系统最高效率为94.41%,全负载范围内效率均大于82%,实现了较高的传输效率;实验结果电压波动范围为6.4%,仿真结果电压波动范围为1.7%,系统具有优异的抗偏移能力。