设计应用

无线电能传输系统基于Buck-Boost拓扑的最大功率传输研究

作者:王喜升1,侯钰慧2,郭波超2,崔振宇2,田子建2,王文清3
发布日期:2022-10-12
来源:2022年电子技术应用第10期

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    19世纪90年代初,著名科学家特斯拉就开始了无线电能传输技术(Wireless Power Transfer,WPT)的研究,并隔空点亮了一盏磷光照明灯[1]。到2006年,MIT的科学家Marin Soljacic利用无线电能传输技术在距离2 m处隔空点亮了一盏60 W的灯泡[2-3]。从此,国内外无数学者对WPT的研究进入了高潮期,并将其应用在各个领域。该技术作为一种无接触充电方式[4],已经被广泛应用在电动汽车、植入式医疗设备、消费电子产品等各个领域[5-6],给人们的生活带来了很大的便捷性和安全性。

    随着电子设备种类的增加,负载阻抗变化引起系统传输效率降低的问题成为目前的主要研究方向之一。针对此问题各学者提出了不同的解决方法,目前有以下两种解决方法:(1)阻抗匹配网络,如T型补偿网络[7]、π型补偿网络[8]、LCC型补偿网络[9]、基于神经网络自适应阻抗匹配[10]等。虽然采用LCC补偿网络可以输出稳定电压,但当负载变化时,造成能量的损失。神经网络自适应阻抗匹配,随着负载变化改变阻抗匹配网络的参数解决LCC补偿网络的问题,但无法维持传输系统良好的性能。(2)线圈结构优化,如采用平面方形双线圈结构[11]、平面圆形双线圈结构[12]等。有学者推导出平面方形线圈结构耦合系数与线圈匝数及边长有关,因此提出改变线圈参数提高效率,但实际应用中改变线圈结构较为麻烦。因此本文提出采用一种带Buck-Boost变化拓扑结构的自适应调节网络,并通过仿真实验证明该结构的适用性。




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作者信息:

王喜升1,侯钰慧2,郭波超2,崔振宇2,田子建2,王文清3

(1.中煤信息技术(北京)有限公司,北京100029;

2.中国矿业大学(北京) 机电与信息工程学院,北京100083;3.北京工业职业技术学院,北京100042)



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无线电能传输 负载变化 线圈的偏移 buck-boost 占空比
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