無線電能傳輸系統實本征態與零相角點分析

龔 舒,陳紹南,肖 靜,侯 湘

(1. 廣西電網有限責任公司 a.電力調度控制中心;b.電力科學研究院,南寧 530023; 2.重慶大學 自動化學院,重慶 400044)

當前電能的傳輸方式主要為有線輸電,但其存在很多問題,如接觸電火花、線路老化。且在一些特殊場合,如煤礦井下、水下等局限性很高。MC-WPT技術實現了電能從電源側到用電設備端的無電氣連接傳輸。由于電源端和負載端的電氣隔離,該技術具有安全、可靠、靈活等優勢,在電動汽車、醫療行業、家用電子產品等方面應用廣泛。

MC-WPT系統輸出功率受頻率和傳輸距離影響很大,在SS補償拓撲結構下,當系統耦合系數超過一個界限后會出現頻率分裂現象,在原諧振頻率點處的輸出功率會隨著傳輸距離減小急劇下降[1]。文獻[2]把其分為過耦合、臨界耦合、欠耦合3種情況。為了解決過耦合情況下頻率分裂所導致輸出功率降低問題,目前有使用頻率跟蹤[3-5]、減小耦合系數抑制過耦合發生[6-7]、增加阻抗匹配網絡等方法[8-10]。改變耦合系數大小需要另外增加機械結構來調節耦合空間位置,不適用于位置不可移動情況;增加阻抗匹配網絡需增加大量元件,帶來額外的損耗。此外,改變耦合強度和增加阻抗匹配網絡的實質都是調節系統參數使得系統不存在頻率分裂現象。但目前沒有相應的參數準則使得系統工作在臨界耦合狀態。在調節系統參數使得系統退出過耦合時,容易降低系統的最大能效。頻率跟蹤因為實現便捷,調整速度快,具有僅需調整系統工作頻率而不改變系統結構參數的優勢,成為目前最常用的一種方式。……