一種基于電磁耦合的無線能量-信號頻分復(fù)合傳輸方法研究.pdf

1、隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，無線能量傳輸(WPT,wirelesspowertransfer)技術(shù)在無線充電器和電動汽車充電站等應(yīng)用中受到越來越廣泛的關(guān)注。一個設(shè)計良好的無線能量傳輸系統(tǒng)應(yīng)包括以下特點:高的功率密度;高的傳輸效率;可控的系統(tǒng)輸出功率以及具有反饋控制機制。然而，在傳統(tǒng)的WPT系統(tǒng)中，原、副邊控制器之間缺少一種適應(yīng)強磁場環(huán)境的可靠通信技術(shù)。另外，由于雙向無線能量傳輸系統(tǒng)受限于缺乏原、副邊同步機制，功率電路的設(shè)計和控制也存在一定困

2、難。針對以上問題，本文在以下三個方面進行了研究:
　　1.從基本雙線圈制無線能量傳輸補償拓撲出發(fā)，重點研究電壓型補償拓撲串聯(lián)串聯(lián)結(jié)構(gòu)(SS)和串聯(lián)并聯(lián)結(jié)構(gòu)(SP)的靜態(tài)工作特性，以及此類系統(tǒng)的頻率分裂現(xiàn)象、輸出特性和傳輸效率。給出了WPT系統(tǒng)特性與線圈寄生參數(shù)的關(guān)系，最后在500W的電壓型無線能量傳輸實驗平臺上驗證了理論模型。
　　2.在傳統(tǒng)無線能量傳輸技術(shù)的基礎(chǔ)上，進一步探究了基于頻分復(fù)用方法的無線能量/信號傳輸技術(shù)。為了

3、實現(xiàn)在較大功率應(yīng)用中提高數(shù)據(jù)傳輸速率，本文提出了一種多頻段能量/信號頻分復(fù)用磁路技術(shù)。首先討論了通信單元對功率傳輸?shù)挠绊?，研究了在磁耦合功率傳輸環(huán)境下近場通信信道特性，并建立了通信信道模型和信噪比模型，最后在實驗樣機上測試了該技術(shù)的有效性，實現(xiàn)了輸出狀態(tài)監(jiān)測和高速數(shù)據(jù)傳輸功能，降低了“頻率分裂”現(xiàn)象所帶來的不利影響。
　　3.為了進一步增加系統(tǒng)控制裕度和能量流動的靈活性，在變流器原、副邊采用雙有源橋結(jié)構(gòu)，并在所述無線能量/信號傳輸