磁谐振式无线输电系统前端监测理论及控制策略研究

基本信息
批准号:51707124
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:24.00
负责人:尹健
学科分类:
依托单位:深圳大学
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:刘艺涛,王燕燕,荆飞瑶,孔珲,朱益芳
关键词:
线圈偏移无线通信无线电力传送前端监测最大效率跟踪
结项摘要

The magnetic resonance based wireless power transfer system is an attractive solution for mobile load charging applications. Reliable control strategy must be ensured for the proper operation of the system. However, current control strategies rely too much on the wireless communication connection between the transmitter and receiver coils which are coupled in the wireless power transfer system. Such kind of infrastructure leads to low immunity from both external and internal interference as well as low reliability of the system. The energy efficiency is also limited due to the power consumption of communication system. In addition, the use of communication devices and auxiliary circuits increases the system cost and complexity, which is disadvantageous for implementation with mobile loads. In this project a new idea is proposed which does not require the communication connection between the transmitter and receiver for effective system control. This idea realizes a new front-end monitoring theory which can estimate the load and coupling status in time by only measuring the system input so as to reduce the hardware cost like wireless communication devices. A complete control strategy without communication between the transmitter and receiver will be further proposed based on the front-end monitoring theory, which can both fulfill the load requirement for output quantities and keep the maximum system efficiency. In the meantime, considering coil misalignment problem we will propose a dynamic position compensation method to further improve the performance of wireless power transfer systems. The project will lay a solid foundation for realizing wireless power transfer systems of high reliability, low complexity, and has both theoretical significance and practical value.

磁谐振式无线输电系统在可移动负载充电场合有广阔的应用前景,可靠的控制策略是系统有效运行的关键。现有的系统控制策略依赖收-发线圈间无线通信连接,导致系统抗干扰性和可靠性不高,效率受限;此外,无线通信设备的投入提高了系统成本和复杂度,不利于与可移动负载的集成。针对现有控制策略的诸多问题,本项目探索一种不需要建立收-发线圈间通信连接即可实现系统有效控制的新思路。该方法提出仅由系统输入量即可获得负载状态和耦合水平等后端信息的前端监测理论,达到节省无线通信设备等硬件开销的目的。基于该前端监测理论,本项目还将提出完整的免收-发线圈通信的系统控制策略,使输出电气量满足负载要求的同时保持最大效率运行,并针对线圈偏移问题提出动态位置补偿方法,使无线输电系统性能进一步提升。本项目的研究为实现高可靠性、低复杂度的无线输电系统奠定基础,具有重要的理论价值和应用意义。

项目摘要

无线输电系统前端监测是指在去除原副边之间信息耦合的前提下,通过监测原边的电气量而对负载侧的情况进行实时预测,进而实现稳定可靠的控制目标。本项目首先对串-串耦合的双线圈无线输电系统进行了建模与分析,提出了一种简单有效的前端监测算法,可以对负载和耦合关系进行实时准确地监测。基于此,本项目又提出一种双发射线圈的无线输电系统,该系统以两个互相垂直的小发射线圈来代替原本的较大的发射线圈,使得有效输电范围更大,效率也更高。另外,本课题在深入研究过程中发现前端监测算法和控制策略可以应用到双向无线输电系统中,并在该方向上进行了进一步的探索,提出了若干种双向变换器控制策略,为后续的研究打下了基础。本项目执行期间总共发表SCI论文3篇,EI会议论文5篇,本项目均被列为第一标注资助。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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