一次側(cè)失諧參數(shù)對三線圈磁諧振無線電能傳輸系統(tǒng)的影響

錢培聰, 陸益民

(廣西大學 電氣工程學院， 廣西 南寧 530004)

0 引言

磁諧振無線電能傳輸(Magnetic Resonance Wireless Power Transmission, MR-WPT)技術(shù)是無線電能傳輸技術(shù)中的一個熱門研究方向[1-2]。MR-WPT因具有較遠的傳輸距離和較高的傳輸效率而被廣泛應(yīng)用于工礦[3]、軌道交通[4]等領(lǐng)域。然而，由于線圈之間存在交叉耦合,會引起MR-WPT系統(tǒng)發(fā)生失諧現(xiàn)象，即此時一次側(cè)的電壓與電流不再保持同相位，造成逆變器無法實現(xiàn)軟開關(guān)運行，帶來較大的損耗，不利于系統(tǒng)獲得較大的傳輸功率與傳輸效率[5-6]。為了解決上述問題，國內(nèi)外專家學者進行了大量的研究。文獻[7]提出了一種自適應(yīng)阻抗匹配法，通過在一次側(cè)采用串聯(lián)和并聯(lián)的電容陣列實現(xiàn)動態(tài)的阻抗匹配,以輸出最大的功率，但該方法需要使用7個電容陣列，硬件電路部分過于繁瑣。文獻[8]提出了一種基于鎖相環(huán)的頻率跟蹤法，通過一次側(cè)的交流電壓和交流電流保持同相位的方式來使系統(tǒng)穩(wěn)定地處于諧振狀態(tài)，達到最大化輸出功率的效果，但該方法中的逆變器沒有實現(xiàn)軟開關(guān)，存在一定的損耗。文獻[9]針對三線圈結(jié)構(gòu)的MR-WPT系統(tǒng)提出了一種調(diào)頻控制方法，即在傳輸距離不同時通過尋找最優(yōu)的開關(guān)頻率使系統(tǒng)獲得更高的傳輸效率，取得了較好效果，傳輸效率提升了15%，但該方法的控制策略較為復(fù)雜，需要附加硬件電路和控制電路，實現(xiàn)難度較大。文獻[10]應(yīng)用Hame軌跡法分析了MR-WPT系統(tǒng)的自激振蕩，并提出了一種用于一次側(cè)調(diào)諧的延時迭代法，使得一次側(cè)處于零電壓開關(guān)狀態(tài)，一次側(cè)與二次側(cè)之間不需通信聯(lián)系,省去了部分硬件，然而該方法需在電源電壓穩(wěn)定的基礎(chǔ)上展開，在實際應(yīng)用中存在局限性。……