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1、第45卷第2期电力电子技术Vo1.45,No.22011年2月PowerElectronicsFebruary2011恒压输出的无线电能传输系统设计林宁,姚缨荚(浙江大学,浙江杭州310027)摘要:无线电能传输系统的可分离变压器距离较大,能量传输效率低,且输出电压受接收距离的影响较大。根据系统的互感模型,分析了变压器初级线圈匝数对传输效率的影响。选择合适的补偿方式,设计了一种两级式结构,初级半桥逆变频率跟踪,次级恒压控制,有效保证了传输距离变化时次级能量的接收,并且具有控制简单。能量传输稳定等优点。实验结果验证了该设计方法的有效性。关键词:可分离变压器;频率跟踪;互感模型;无线电能传输
2、中图分类号:TM41文献标识码:A文章编号:1000—100X(2011)02—0066—03DesignofaWirelessEnergyTransferSystemwithConstantOuputLINNing,YAOYing—ying(ZhejiangUniversity,Hangzhou310027,China)Abstract:Awirelessenergytransfersystem’Sseparabletransformerusualyhasalargeairgap,whichcausestheen-ergytransferhasloweficiency,andgreat
3、lyimpactstheoutputvoltage.Basedonthesystem’Smutualinductancemod—el,theimpactofprimarycoil’Sturnsontransferefficiencyisanalysed.Selectinganappropriatecompensationmethod,atwo-stagetopologyisdesigned,thefirststageisaninverterwith~equencytracking,thesecondarystageisconstantvoltagecontrol,itensuresene
4、rgyreceivingeventheairgapischanging,anditsadvantagesareeasytocontrol,stableener~transmission.Theexperimentalresultsverifytheefectivenessoftheproposeddesignmethod.Keywords:separabletransformer;~equencytracking;inductancemodel;wirelessenergytransfer1引言工心脏)是需要避免的[3]。此外,由于系统的输出功率受传输距离的影响较大。当变压器初次级发与传
5、统利用导线传输的方法不同,无线电能生相对位移时,接收到的能量可能不足以让负载传输系统(WirelessEnergyTransferSystem,简称正常工作【。WETS)利用可分离变压器,通过电磁场耦合的方针对上述问题.提出一种两级结构的频率跟式将电能传输到接收端。由于WETS消除了火花,踪式拓扑,建立了系统的模型,通过对模型的分且能量传输可穿透非金属介质.因此在需要电气隔析,得到了合适的补偿方式,在保证初级频率跟踪离的场合以及危险区域具有良好的应用前景,如人的前提下.研究了变压器初级线圈匝数对传输效工心脏的锂电池充电[1]、电动汽车的轨道充电f2】以及率的影响;当传输距离变化时,通过锁
6、相环进行初旋转电机的工作等。由于在使用的安全性、维护的级逆变的频率跟踪,次级输出功率调节,保证输出成本上有很大的优势,近年来成为研究热点。的稳定.而且控制简单.具有很强的实用性。在许多场合中,WETS的可分离变压器距离较大,耦合系数较低,与普通变压器相比,其漏感2系统的建模和分析与励磁电感接近,在一些低耦合应用中.励磁电感图1示出恒压输出的无线电能传输系统电路甚至小于漏感,极大地降低了能量传输效率,而且结构。系统由在电气上隔离的两部分构成,能量发器件的电压电流应力很大。若可分离变压器设计射电路相对固定,接收电路可在一定范围内移动。不当,会造成大量能量损失在铁耗上,这不仅降低直流母线经高频
7、逆变后。通过可分离变压器的磁了传输效率,而且造成温升,这在一些场合(如人感应耦合将能量传输到次级.经过整流和电压反馈调节,最终在负载上得到恒定的输出电压;当传定稿日期:2010—09—01输距离改变时,通过电流采样以及频率跟踪控制作者简介:林宁(1985一),男,浙江舟山人,硕士,研究方实现输出能量最大化向为无线电能传榆。为便于系统设计,对初级串联补偿。次级并联66恒压输出的无线电能传输系统设计补偿的系统进行建模,如图2所示。由于采
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