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时间:2020-03-28
《磁耦合谐振式无线电能传输系统频率特性分析.pdf》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第48卷第11期电力电子技术Vo1.48,No.112014年11月PowerElectronicsNovember2014磁耦合谐振式无线电能传输系统频率特性分析刘喜声,马殿光,唐厚君(上海交通大学,上海200240)摘要:基于串串模型,建立了无线电能传输系统的互感模型,通过电路分析得到电压增益的频率特性曲线。通过建立Maflab仿真模型,研究电压增益的频率分裂现象,分析在过励磁、临界励磁、欠励磁3种状态下传输效率的变化情况.得到无线电能传输系统有效传输距离的定义,在该距离内,传输效率衰减不明显。设计制作了无线充电平台。测
2、量3种励磁状态下的电压增益频率特性曲线,验证了互感模型及有效传输距离的正确性。关键词:无线电能传输;频率分裂;有效传输距离中图分类号:V242.3文献标识码:A文章编号:1000一l00X(2014)11-0001-02CharacteristicAnalysisofFrequencyModelofWirelessPowerTransferViaMagneticResonanceCouplingLIUXi—sheng,MADian—guang,TANGHou-jun(ShanghaiJiaoUniversity,Shangh
3、ai200240,China)Abstract:Mutualinductancemodelofwirelesspowertransfersystembasedonseries-seriesmodelisestablishedandthevoltagetransferfunctionisproposedviathecircuitanalysis.ByMaflabcalculation.thefrequencysplitofthevolt-agegainisstudiedandthetrendsofeficiencyinover
4、—coupled,critical—coupled,under-coupledstateareanalyzed.Thenthedefinitionofeffective-transferdistanceisproposed.Asimplewirelesschargingplatformisdesigned,whichdemon-stratetheaccuracyofthemodelbyexperimentalresults.Keywords:wirelesspowertransfer;~equencysplit;efecti
5、ve—transferdistanceFoundationProject:SupposedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(No.51277120)1引言源输入,经MOSFETs半桥逆变后,与电容C、松耦合变压器的初级线圈串联,次级线圈:与电容当下无线电能传输已从实验走向实际运用,c2串联,经不可控快恢复二极管整流桥整流及电容例如生物医疗(植入电子器件)、小功率手持式电稳压,加到负载上。子设备[11、电动汽车充电等。文献【2】分析了负载品图1为基于松耦合变压器互感模型的等效电
6、质因数,变压器耦合系数,变压器有效匝数比,初、路。。,分别为初、次级线圈的等效电阻;M为次级补偿电容比率等主要参数对系统性能的影响,线圈的互感;R为等效负载。初步给出了系统设计主要参数的合理范围。频率分裂是指在多线圈传输结构中,随着传输距离减小.传输效率频率曲线出现了多个峰值【。这里在文献【2]互感模型的基础上,对无线电能传图1等效电路输系统进行仿真.并通过实验平台进行验证。Fig.1Equivalentcircuit2系统的等效电路和数学模型次级折算过来的等效阻抗为:Z,=w2M2/Z2(1)磁耦合谐振式无线电能传输系统根
7、据电容补式中:Z~=jwL2+ll(jwC2)+2+RL。偿方式分为4种模型:串并、串串、并串、并并。这初级输入电压为方波信号。经傅里叶分解可得里对串串式模型进行建模分析。基波分量有效值=、/UilTr。为达到最高传输效研究的磁耦合谐振式无线充电平台采用直流率,设计初、次级谐振匹配,即C=:C2;电压增基金项目:国家自然科学基金(51277120)益函数眠=Uo/;联立以上各式,可得:定稿日期:2014—03—03i二jwn2.)Qkn/[1+jQtonqn(1-1/to.2)+fl]二j作者简介:刘喜声(1988一),男,
8、广东揭阳人,硕士研究生,∞帕+(∞n)1+j∞Qn(1研究方向为无线电能传输。(2)1弟48巷弟11期电力电子技术Vo1.48.No.112014年11月PowerElectronicsNovember2014式中:∞为归一化谐振角频率,=tom。,O)o为自然谐振角频4实验率,‰=1/、
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