蓄電池充電機(jī)無線充電體系的恒流充電技術(shù)解析
2017-9-26 8:33:13??????點擊：
依據(jù)磁耦合共振原理，規(guī)劃了一套選用平板磁心結(jié)構(gòu)的變負(fù)載蓄電池充電機(jī)恒流充電無線電能傳輸體系。
利用等效電路模型剖析影響傳輸功率、體系功率和蓄電池充電機(jī)充電電流的首要因素。依據(jù)超級電容蓄電池充電機(jī)恒流充電過程中等效負(fù)載電阻動態(tài)改變規(guī)律，選用不同阻值的功率電阻模仿其蓄電池充電機(jī)充電特性。
首要，剖析二次側(cè)Buck變換器對蓄電池充電機(jī)充電電流的調(diào)理作用，得到占空比與蓄電池充電機(jī)充電電流的聯(lián)系，選用PI操控算法完成變負(fù)載的蓄電池充電機(jī)恒流充電；其次，經(jīng)過理論剖析和仿真完成磁耦合組織參數(shù)優(yōu)化規(guī)劃；最終，建立體系試驗渠道對體系規(guī)劃辦法進(jìn)行驗證。在傳輸間隔為15cm且負(fù)載電阻為0.5-5?時，完成29A的蓄電池充電機(jī)恒流充電。當(dāng)負(fù)載電阻為3.2?時，體系功率和傳輸功率分別為87.7%和2.58kW。
2007年，美國麻省理工學(xué)院M. Soljacic教授團(tuán)隊提出磁耦合共振技能，這是一種以電磁場為前言，經(jīng)過磁耦合諧振作用完成電能無線傳輸?shù)募寄堋Ｔ摷寄芫哂袀鬏旈g隔遠(yuǎn)、體系功率高且傳輸功率大等長處，現(xiàn)已成功應(yīng)用于電動車、人體植入式設(shè)備及便攜式設(shè)備等[1,2]。
就上述設(shè)備而言，大都以充電機(jī)充電鋰電池組和超級電容為動力源，其等效負(fù)載電阻在蓄電池充電機(jī)充電過程中動態(tài)改變[3]；一起，為縮短蓄電池充電機(jī)充電時間，需求選用大電流進(jìn)行蓄電池充電機(jī)恒流充電。本文在剖析超級電容蓄電池充電機(jī)充電過程中等效負(fù)載電阻動態(tài)改變的基礎(chǔ)上，選用不同阻值的功率電阻對其蓄電池充電機(jī)恒流充電特性進(jìn)行模仿。
蓄電池充電機(jī)無線充電體系的研討首要會集在補償結(jié)構(gòu)、磁耦合組織、功率變換器及操控戰(zhàn)略等方面。一般而言，補償結(jié)構(gòu)用于進(jìn)步體系功率和減小無功功率，包含串聯(lián)-串聯(lián)（串串）、串聯(lián)-并聯(lián)（串并）、并聯(lián)-并聯(lián)（并并）和并聯(lián)-串聯(lián)（并串）四種根本類型。
其間，選用串串補償時，負(fù)載阻值和一、二次側(cè)之間耦合系數(shù)改變不會影響體系諧振，適用于負(fù)載動態(tài)改變的體系[4]。磁耦合組織直接影響傳輸功率、體系功率和電磁兼容性等。文獻(xiàn)[5]提出運用磁心資料優(yōu)化規(guī)劃磁耦合組織可以有用進(jìn)步耦合系數(shù)、偏移忍受能力和磁屏蔽作用。
文獻(xiàn)[6]提出選用串串和并串或串并和并并混合結(jié)構(gòu)及切換開關(guān)完成定頻辦法為電池組進(jìn)行蓄電池充電機(jī)恒壓/恒流無線充電。文獻(xiàn)[7]提出經(jīng)過合理地規(guī)劃作業(yè)頻率完成串串或串并結(jié)構(gòu)的變負(fù)載蓄電池充電機(jī)恒流充電，但由于剖析過程中疏忽了線圈內(nèi)阻和負(fù)載規(guī)模對體系的影響，提出的辦法僅能完成在必定負(fù)載規(guī)模內(nèi)近似的恒流/恒壓蓄電池充電機(jī)充電。因而，為完成準(zhǔn)確、安穩(wěn)且符合實際應(yīng)用需求的恒流蓄電池充電機(jī)無線充電，操控戰(zhàn)略是必要的。
一般而言，蓄電池充電機(jī)無線充電體系的操控戰(zhàn)略首要分為一次側(cè)操控和二次側(cè)操控[8,9]。其間，一次側(cè)操控需求選用無線通信辦法將負(fù)載的蓄電池充電機(jī)充電電流/電壓信息實時反應(yīng)到一次側(cè)，完成蓄電池充電機(jī)充電電流/電壓的穩(wěn)定操控。二次側(cè)操控不需求無線通信，經(jīng)過添加二次側(cè)DC-DC變換器調(diào)理蓄電池充電機(jī)充電電流/電壓，這種辦法可以進(jìn)步體系的安穩(wěn)性與可靠性。
本文提出依據(jù)二次側(cè)Buck變換器的變負(fù)載體系蓄電池充電機(jī)恒流充電操控辦法。經(jīng)過理論和仿真剖析影響傳輸功率、體系功率和蓄電池充電機(jī)充電電流的首要因素，并優(yōu)化規(guī)劃磁耦合組織。經(jīng)過試驗驗證所規(guī)劃體系可以完成變負(fù)載時恒流蓄電池充電機(jī)無線充電要求。
圖1 蓄電池充電機(jī)無線充電體系結(jié)構(gòu)示意圖
定論
本文規(guī)劃了一套依據(jù)平板磁心結(jié)構(gòu)的變負(fù)載恒流蓄電池充電機(jī)無線充電體系。經(jīng)過電路模型剖析傳輸功率、體系功率和蓄電池充電機(jī)充電電流與互感值、Buck變換器占空比和負(fù)載電阻聯(lián)系。由理論與仿真剖析超級電容的等效負(fù)載電阻動態(tài)改變且阻值較小特點，選用不同阻值的功率電阻對其蓄電池充電機(jī)充電特性進(jìn)行模仿和剖析。
在優(yōu)化規(guī)劃磁耦合組織參數(shù)的基礎(chǔ)上，選用二次側(cè)PI操控算法調(diào)理Buck變換器占空比，完成變負(fù)載體系的蓄電池充電機(jī)充電電流穩(wěn)定。最終，建立試驗渠道驗證理論剖析與仿真成果的正確性。
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