感应耦合电能传输

摘要： 补偿网络作为电源、耦合器以及负载的通道,是无线电能传输系统中必不可少的环节。本文针对现阶段感应耦合电能传输系统中常用的双边LCC补偿网络进行参数设计并实现软开关,减小无线电能传输系统的无功损耗,提升整体效率。首先介绍了4种基本的补偿网络的传输特性,然后引出双边LCC补偿网络。基于软开关特性,对双边LCC的谐振网络进行了参数设计。

摘要： 为研究不同补偿网络条件下感应耦合电能传输(ICPT)系统的效率传输特性,采用基波分析法对SS型与LCC型ICPT系统建立等效电路模型进行分析,给出两种补偿拓扑结构在不同互感和不同负载电阻条件下系统传输效率的稳定性以及效率值的对比结果,并依据此结论对最高效率负载点与互感之间的关系进行进一步的分析.最后通过实验验证了理论分析的正确性.

摘要： 针对混合动力汽车用同步电机,其内部的电刷和滑环带来电接触的劣势不可避免.本文提出一种新型励磁系统,它无需电刷和滑环,称为非接触励磁系统(CES).相对旋转部分和相对静止部分同时存在于变压器中.设计毗连型和嵌套型两种针对CES的变压器绕制拓扑进行研究.通过模型建立确定了两种拓扑的最优工作气隙.毗连型和嵌套型绕制拓扑均可以较为快速地建立起耦合磁场,毗连型绕制拓扑磁感应强度建立情况优于嵌套型绕制拓扑.最后样机得到相应的传输性能和效率参数,并进行详细分析.实验结果进一步验证了毗连型绕制拓扑对CES系统更加合理,对进一步完善非接触式励磁系统起到关键性作用,设计的CES将对混合动力汽车同步电机励磁提出一种新的思路.

摘要： 为了保证浮标感应耦合电能传输(ICPT)系统在负载变化时仍然能够稳定工作,基于LCC拓扑电路,建立双LCC-S补偿型浮标ICPT系统模型,并提出一种实现水上初级线圈电流幅值恒定,负载端电压稳定输出的方法.首先分析了水下拾取端串联补偿的恒压特性,然后根据反射阻抗的特点,分析了系泊钢缆回路LCC拓扑、水上初级回路LCC拓扑的恒流特性.推导出了浮标ICPT系统各个回路补偿拓扑参数配置的约束条件,并据此设计了合理的ICPT系统参数来搭建样机进行实验,以验证理论分析的正确性.实验表明,系统在20 V电源时,水上发射线圈电流与接收端电压在负载变化时仍然能够保持稳定.

摘要： 电动汽车锂电池无线充电需要采用电磁感应耦合电能传输(ICPT)方式和恒流恒压充电模式.在电磁机构耦合系数波动或负载变化时,常规电路存在输出能力下降和输出电压、输出电流不稳定问题.基于双边LCC谐振网络,给出了一种基于开关控制并联电容(SCC)的自动谐振网络,完成了理论分析、仿真计算和实验验证,在保证高效能量传输前提下,支持负载变化时恒压或恒流输出,提高了电动汽车无线充电系统中谐振网络的灵活性与系统输出的稳定性.

摘要： 针对传统固定补偿容量的感应耦合电能传输(ICPT)系统中,输出电压会随负载变化而波动,提出了一种基于磁能再生开关(MERS)双边动态电容补偿的ICPT拓扑,使系统的补偿环节具有可控性.采用电路互感理论和松耦合变压器漏感模型对拓扑建模分析,建立了磁能再生开关与输出电压、逆变器功率因数间的数学关系;通过发射端动态补偿抵消系统输入阻抗的电抗分量,提高功率因数;接收端动态补偿削弱负载变化的影响,稳定输出电压.最后搭建了一台5V电压输出的试验样机,在负载变化范围内,逆变器功率因数稳定在约0.9,验明了所提拓扑在负载变化时的稳压和功率因数调节作用.

摘要： 为解决目前感应耦合电能传输(ICPT)系统中能量与信号同步传输技术存在的多线圈结构复杂、传输信噪比低、线圈解耦困难和电路复杂等问题,提出一种基于LCL无功补偿网络的能量与信号同步传输方法.根据LCL-S型ICPT系统在品质因数较大时系统电压增益将存在2个极值点的特性提出一种采用调频调制方式实现能量与信号同步传输的方法,最后通过实验验证了理论研究的正确性与可实现性.

摘要： 目前在几十瓦以上的感应耦合电能传输场合,电源主电路一般采用半桥、推挽及全桥电路拓扑,由这些电路拓扑制作的产品显得体积大、成本高,难以被广泛普及.然而现有单管电路拓扑受传输功率较小的限制,其应用局限于为手机、平板电脑等小功率电器充电的场合.本文旨在突破单管电源传输功率小的技术瓶颈,从单个开关管既可实现零电压导通又可实现零电压关断、系统在开关管导通和关断期间均可传输能量的思路出发,来研究用单个开关管逆变电路拓扑实现1.0千瓦感应耦合式电能传输系统及其控制方法.

摘要： 针对目前应用在感应耦合电能传输(Inductive coupling power Transfer,ICPT)系统中数据传输技术的传输速率低、系统电路复杂等问题,论文提出一种基于部分能量线圈和正交频分复用(OFDM)技术的ICPT系统高速数据传输方案.该方案利用能量耦合线圈的一部分来构建高速数据传输通道,采用OFDM技术提高数据载波频带利用率及抗干扰性,实现高速数据传输.实验结果验证了系统在保证电能传输不受影响的同时实现了高达10Mbps的数据传输速率.

摘要： 针对感应耦合电能传输(ICPT)系统多自由度电能拾取问题,提出了一种四面体形式的多自由度电能拾取机构,实现空间状态下任意角度地接收电能.通过对拾取机构的绕线方式进行理论分析,获得拾取机构在旋转运动下的最优绕线方案.基于Maxwell的仿真结果表明改变拾取机构的旋转角度时,耦合机构的互感值具有较高的一致性.实验结果表明拾取机构在任意角度旋转时,能获得较好的能量拾取性能,达到较高的系统效率.

摘要： 随着电动汽车感应耦合电能传输(Inductively CoupledPower Transfer,ICPT)系统的发展与应用,松耦合变压器的设计与研究受到广泛关注.本文通过对中小型电动汽车ICPT系统的松耦合变压器进行建模分析,优化带导磁条的平面螺旋型线圈结构,利用有限元分析软件Maxwell对不同结构的设计方案进行对比,从而得出最优的变压器结构.利用Simplorer与Maxwell的联合仿真,对优化前后的松耦合变压器进行传输效率的对比,从而验证了该变压器设计的有效性与适用性.

摘要： 在电动车-电网系统中,电动车既作为负载从电网获取能量,也作为分布式不间断电源(DistributedUninterrupted Power Supply,DUPS),在电网停电时为部分家电提供电能(Vehicle to Home,V2H)。针对这种特殊应用,设计了一种基于感应耦合电能传输技术的双向功率调节器,给出了电路拓扑,分析了调节器的工作原理,推导出了各种工作模式下的等效电路模型。最后,通过Simulink搭建的仿真模型验证了该调节器各种工作模式的正确性。

摘要： 传统ICPT系统中,松耦合变压器接收线圈(Rx)的半径与发射线圈(Tx)到接收线圈(Rx)之间的距离(h)的最佳比例系数,即径距比γ的求取,是通过系统建模来推出Tx和Rx间的互感值,并辅以大量实验来获得的.针对这种缺少理论依据并浪费人力物力的问题,本文提出了一种通过仿真观察Rx中电流密度变化规律来获得Rx半径与h比例系数的最佳值的设计方法.首先求取单管ICPT系统之原边并联副边并联(PP)结构下的系统去耦等效电路模型,据此推导出Rx上的电流密度和互感(M)、系统传输功率的关系;并通过公式分析,确定Rx电感(L1)与Tx电感(L2)的比值a和系统的耦合系数λ的取值,来确定在不同频率下L1和L2的值,从而建立仿真模型,利用有限元仿真软件对γ的最优值进行研究.综合仿真结果确定了松耦合线圈最佳径距比γ,该参数与企业通过生产实践总结出的经验值相吻合.

摘要： 传统ICPT系统中,松耦合变压器接收线圈(Rx)的半径与发射线圈(Tx)到接收线圈(Rx)之间的距离(h)的最佳比例系数,即径距比γ的求取,是通过系统建模来推出Tx和Rx间的互感值,并辅以大量实验来获得的.针对这种缺少理论依据并浪费人力物力的问题,本文提出了一种通过仿真观察Rx中电流密度变化规律来获得Rx半径与h比例系数的最佳值的设计方法.首先求取单管ICPT系统之原边并联副边并联(PP)结构下的系统去耦等效电路模型,据此推导出Rx上的电流密度和互感(M)、系统传输功率的关系;并通过公式分析,确定Rx电感(L1)与Tx电感(L2)的比值a和系统的耦合系数λ的取值,来确定在不同频率下L1和L2的值,从而建立仿真模型,利用有限元仿真软件对γ的最优值进行研究.综合仿真结果确定了松耦合线圈最佳径距比γ,该参数与企业通过生产实践总结出的经验值相吻合.

摘要： 传统ICPT系统中,松耦合变压器接收线圈(Rx)的半径与发射线圈(Tx)到接收线圈(Rx)之间的距离(h)的最佳比例系数,即径距比γ的求取,是通过系统建模来推出Tx和Rx间的互感值,并辅以大量实验来获得的.针对这种缺少理论依据并浪费人力物力的问题,本文提出了一种通过仿真观察Rx中电流密度变化规律来获得Rx半径与h比例系数的最佳值的设计方法.首先求取单管ICPT系统之原边并联副边并联(PP)结构下的系统去耦等效电路模型,据此推导出Rx上的电流密度和互感(M)、系统传输功率的关系;并通过公式分析,确定Rx电感(L1)与Tx电感(L2)的比值a和系统的耦合系数λ的取值,来确定在不同频率下L1和L2的值,从而建立仿真模型,利用有限元仿真软件对γ的最优值进行研究.综合仿真结果确定了松耦合线圈最佳径距比γ,该参数与企业通过生产实践总结出的经验值相吻合.

摘要： 传统ICPT系统中,松耦合变压器接收线圈(Rx)的半径与发射线圈(Tx)到接收线圈(Rx)之间的距离(h)的最佳比例系数,即径距比γ的求取,是通过系统建模来推出Tx和Rx间的互感值,并辅以大量实验来获得的.针对这种缺少理论依据并浪费人力物力的问题,本文提出了一种通过仿真观察Rx中电流密度变化规律来获得Rx半径与h比例系数的最佳值的设计方法.首先求取单管ICPT系统之原边并联副边并联(PP)结构下的系统去耦等效电路模型,据此推导出Rx上的电流密度和互感(M)、系统传输功率的关系;并通过公式分析,确定Rx电感(L1)与Tx电感(L2)的比值a和系统的耦合系数λ的取值,来确定在不同频率下L1和L2的值,从而建立仿真模型,利用有限元仿真软件对γ的最优值进行研究.综合仿真结果确定了松耦合线圈最佳径距比γ,该参数与企业通过生产实践总结出的经验值相吻合.

摘要： 针对感应式电能传输(IPT)系统的能量信号并行传输问题,本文提出利用载波原理通过将信号载波叠加到能量波上,利用同一耦合机构实现实时地传输能量与信号.信号加载和检测电路同能量耦合机构并联,避免了能量谐振回路的影响,阻波器阻断信号载波进入能量回路,限制对电能性能的影响.并利用多目标优化遗传算法解决系统关键参数的选择问题.系统信号传输速率至少可达19.2kbps,实验结果验证了所提方法的正确性.

摘要： 本发明公开了一种感应耦合式电能量无线传输装置，提供一种能量注入过程与谐振过程分时进行的感应耦合电式电能量无线传输装置和传输方法。包括电源、控制电路、谐振槽、次级能量拾取模块；所述谐振槽由开关矩阵、谐振电容、电压传感器、电流传感器、松耦合变压器构成。工作时将一个能量传输周期分为三个模式：能量注入模式、自适应谐振模式、关断模式；解决了目前感应耦合无线电能传输通用方法中电源变换器与谐振网络的工作频率必须一致的难题，无线能量传输装置可以在各种复杂工况下自适应谐振，实现大功率高效率的无线能量传输。

摘要： 本发明提出了磁感应无线电能传输线圈及磁感应式无线电能传输系统，该系统中的发射线圈和接收线圈采用了新型的线圈形式，该线圈由两个独立的互不连接的平面螺旋结构构成。两个平面螺旋结构所在平面相互平行，绕线方向相反。两个平面螺旋结构分别接至高频交流电源或负载的两极。相比于传统磁感应无线能量传输线圈结构，本结构无需外接补偿电路，在能量发射端，可直接接在交流供电电源上，在能量接收端，可直接接在交流负载或者整流电路上。采用本线圈结构组成的磁感应无线电能传输系统由于没有补偿电路，其结构更加简单紧凑、可靠性更高，在无线实时供能以及无线充电领域具有很大的工程应用前景。

摘要： 本发明公开了一种感应耦合式电能量无线传输装置，提供一种能量注入过程与谐振过程分时进行的感应耦合电式电能量无线传输装置和传输方法。包括电源、控制电路、谐振槽、次级能量拾取模块；所述谐振槽由开关矩阵、谐振电容、电压传感器、电流传感器、松耦合变压器构成。工作时将一个能量传输周期分为三个模式：能量注入模式、自适应谐振模式、关断模式；解决了目前感应耦合无线电能传输通用方法中电源变换器与谐振网络的工作频率必须一致的难题，无线能量传输装置可以在各种复杂工况下自适应谐振，实现大功率高效率的无线能量传输。

摘要： 本发明涉及一种感应电能传输板(10)，特别是一种用于将感应电能传输到车辆的系统的电能传输板(10)，包括固定部分(14)和可移动部分(12)，其中，可移动部分(12)可在缩回状态和伸展状态之间移动，其中，可移动部分(12)还包括初级绕组结构(26)和至少一个与初级绕组结构(26)电连接的逆变器(34)。此外，本发明还涉及一种用于制造这种感应电能传输板(10)的方法。

摘要： 本发明提出了磁感应无线电能传输线圈及磁感应式无线电能传输系统，该系统中的发射线圈和接收线圈采用了新型的线圈形式，该线圈由两个独立的互不连接的平面螺旋结构构成。两个平面螺旋结构所在平面相互平行，绕线方向相反。两个平面螺旋结构分别接至高频交流电源或负载的两极。相比于传统磁感应无线能量传输线圈结构，本结构无需外接补偿电路，在能量发射端，可直接接在交流供电电源上，在能量接收端，可直接接在交流负载或者整流电路上。采用本线圈结构组成的磁感应无线电能传输系统由于没有补偿电路，其结构更加简单紧凑、可靠性更高，在无线实时供能以及无线充电领域具有很大的工程应用前景。

摘要： 一种感应耦合电能传输系统双端供电电源控制方法，感应电能传输系统包括两个发射侧高频逆变装置、发射线圈、拾取线圈和拾取侧整流装置，两个发射侧高频逆变装置从两端向同一个发射线圈供电，形成双端供电结构。其特征在于，在双端供电结构的感应电能传输系统两个并联的第一逆变器模块INVL和第二逆变器模块INVR采用独立控制器，第一逆变器模块INVL构建电流均衡PI控制器，第二逆变器模块INVR构建电流均衡PI控制器和功率均衡PI控制器，实现在电路参数不一致时双端供电系统两并联逆变器模块输出电流和功率均衡。

摘要： 本发明公开了一种本发明的多负载感应耦合电能传输装置包括恒流斩波单元和高频逆变单元，所述的高频逆变单元包括至少两个单相电流型多电平逆变电路，所述的恒流斩波单元在原边线圈回路获得近似恒流电流，以消除负载变化对初级回路谐振电流的影响。高频逆变环节采用单相电流型多电平逆变电路，可在常规功率器件通流基础上获得更多级的输出电流，在减轻开关器件电流应力同时，使逆变电流波形更加接近正弦。功率发送端控制单元调制的多电平电流波形具有较低的波形畸变度，有助于减小电磁场激励线圈损耗及对环境的电磁干扰。如此便可在多负载切换时能够维持系统工作的稳定性和可靠性。

摘要： 一种感应耦合电能传输与电场耦合电能传输两用装置。此装置包括一电源转换器、一控制电路、一无线通信接收电路以及一金属平板。电源转换器接收一输入电压，将该输入电压转换为一特定电压。控制电路用以控制电源转换器。无线通信接收电路用于接收一功率辨识信号，其中，该功率辨识信号来自第一或第二外部装置的电能需求信息。金属平板耦接电源转换器。当进行感应耦合电能传输模式时，控制电路控制电源转换器输出该磁场电力以对第一外部装置进行充电。当进行电场耦合电能传输模式时，控制电路控制电源转换器输出一高频高压电给金属平板，以输出电场电力以对该第二外部装置进行充电。

摘要： 一种感应耦合电能传输与电场耦合电能传输的两用线圈。此两用线圈的结构包括一平板线圈。此平板线圈的线材部分，具有一指定宽度，并呈现扁平状，且此平板线圈针对一圆心进行绕线。当在感应耦合电能传输模式时，此平板线圈的第一端输入一第一外部电压，并通过上述平板线圈的第二端的开关切换，以输出磁场电力以对第一外部装置进行充电。当在电场耦合电能传输模式时，上述平板线圈的第一端输入一第二外部电压，且上述平板线圈的第二端开路，通过控制第二外部电压的频率与电压大小，以输出电场电力以对第二外部装置进行充电。

摘要： 本发明公开一种感应耦合电能传输和全双工信号混合传输的电路，原边数字基带信号通过交流变频驱动产生2FSK调制信号与副边形成电感能量耦合，副边通过电流检测得到2FSK调制信号，再通过锁相环或单频率调谐电路等信号处理手段得到原边正向发送的2FSK数字基带信号。同时，副边采用ICPT功率传输收发前端双谐振网络，增加失谐电容和晶体管，由晶体管的开启与关闭对应了原有调谐电容的改变和保持不变，使谐振网络分别处于失谐与谐振状态，起到改变副边等效负载的负载调制作用，由此引起了原边电感线圈电流的变化并形成2ASK调制信号，经信号处理得到副边反向发送的2ASK数字基带信号，从而实现单信道电能和全双工信号混合传输。