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多拾取无线电能传输系统输出控制策略及实现

Multiple Pickups Wireless Power Transfer System Output Control Strategy and Implementation

【作 者】吴剑青

【摘 要】

基于磁耦合原理的无线电能传输(Magnetic Coupled Wireless Power TransferM-WPT)技术是以电磁感应定律为原理的一门新兴技术,因其安全、便捷、美观、可靠等特点得到广泛的关注与研究。

近年来,随着电力电子技术的发展,无线电能传输在大功率应用方面逐渐展现其优势,但由于功率器件耐压、耐流和成本等因素的限制,以及对系统偏移性和安全性的要求,使得传统单发射对单拾取(即一对一)WPT系统难以满足大功率应用需求,因此针对单一负载的多拾取集中式供电的WPT系统孕育而生。

多拾取WPT系统拥有诸多优点,在实际应用中有着良好的实用价值。例如,利用多拾取线圈优化设计耦合机构,可以有效减少线圈和补偿电容上的电压和电流,降低成本和设计难度。再如,使用多拾取线圈可以有效提高系统的抗偏移能力,有助于提升系统在实际应用稳定性。另外,多组电能机构的组合连接方法也是构成大功率能量传输的关键方式。

由于系统副边拾取端数量较多,拾取端电路连接方式,拾取端的功率分配,以及拾取端之间的相互影响等问题成为研究的关键问题。但已有文献中关于多拾取WPT系统的研究侧重于交叉互感影响消除,没有考虑到对拾取端功率分配问题以及副边电路结构对系统的影响。

本文主要研究多拾取WPT系统输出控制策略,重点解决现有的多拾取WPT系统在电路连接、功率分配、参数设计等方面的问题。

本文针对大功率实际工程应用中的控制系统简单、系统结构安全可靠等需求,选取了合适的耦合机构补偿方式以及适用于大功率应用的电路连接方式,并依据系统输出功率需求、负载大小以及器件容量设计了一套对应的参数系统,最终依据拾取互感差异设计了一套输出控制策略,通过协调各个拾取端的功率,实现了在满足系统输出功率的前提下对系统效率的优化。

最后在理论分析的基础上,本文建立了系统的仿真模型和实验平台。仿真和实验的结果都证明了本文所提方案的正确性和有效性。

【关键词】无线电能传输(WPT),多拾取,集中式供电,输出控制

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