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電動(dòng)汽車無(wú)線電力傳輸?shù)幕狙a(bǔ)償拓?fù)溆心男?/h1>

來(lái)源:線束世界?作者:線束世界?2024-10-12 09:26

無(wú)線電力傳輸(WPT)中的補(bǔ)償是指使用額外的電路元件來(lái)抵消充電系統(tǒng)中的無(wú)功功率。簡(jiǎn)單補(bǔ)償拓?fù)錇镾或P型,而基本補(bǔ)償拓?fù)浒⊿S、SP、PS和PP類型。


拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)根據(jù)補(bǔ)償元件在主器件(發(fā)射器)、輔助器件(接收器)或兩者中的放置進(jìn)行分類。它還根據(jù)初級(jí)和次級(jí)線圈中使用的補(bǔ)償元件的數(shù)量進(jìn)行分類。



無(wú)功功率流如何影響WPT性能?

無(wú)功功率流是由于發(fā)射線圈和接收線圈中的電感引起的。它不有助于實(shí)際的電力傳輸,并在電源和負(fù)載之間保持循環(huán)。這種現(xiàn)象反過(guò)來(lái)會(huì)導(dǎo)致更高的電流,任何從事電力電子工作的人都會(huì)知道,更高的電流也會(huì)轉(zhuǎn)化為高功率損耗。


當(dāng)在補(bǔ)償拓?fù)涞膸椭聦o(wú)功功率流最小化時(shí),自然會(huì)提高功率傳輸效率并減少能量損失。因此,發(fā)射和接收線圈在諧振或接近諧振時(shí)工作,這是實(shí)現(xiàn)最大功率傳輸?shù)睦硐霔l件。


為什么在補(bǔ)償拓?fù)渲行枰娙萜骱碗姼衅??因?yàn)楦锌购碗娙菘箙f(xié)同工作以相互抵消。因此,當(dāng)特定類型的電抗較大時(shí),可以使用相反的電抗來(lái)使系統(tǒng)在沒(méi)有無(wú)功功率流的情況下達(dá)到平衡。


補(bǔ)償電路由電容器和電感器的組合組成,從而產(chǎn)生多種形式的補(bǔ)償拓?fù)洌汉?jiǎn)單、基本和混合。


圖1顯示了如何通過(guò)調(diào)整元件的布局和數(shù)量來(lái)獲得三種類型的補(bǔ)償拓?fù)??;旌项愋蛯为?dú)介紹,因?yàn)樗辉诒疚牡挠懻摲秶畠?nèi)。


需要注意的是,“S”表示電容器串聯(lián)放置,“P”表示電容器的一端與充電線圈的兩端平行放置,具體取決于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。


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圖1.不同的補(bǔ)償拓?fù)?,基于諧振元件的位置和數(shù)量(圖片來(lái)源:Rakesh Kumar)



簡(jiǎn)單(S或P)補(bǔ)償拓?fù)?/strong>

最簡(jiǎn)單的補(bǔ)償拓?fù)涫荢或P型,指的是將電容器串聯(lián)或并聯(lián)添加到系統(tǒng)的初級(jí)(發(fā)射器)或次級(jí)(接收器)側(cè)的配置。?


這些拓?fù)渲荚谔岣吖β蕚鬏數(shù)男屎托阅堋_@是通過(guò)調(diào)整系統(tǒng)使其在共振或接近諧振時(shí)運(yùn)行來(lái)實(shí)現(xiàn)的。


串聯(lián)補(bǔ)償(S):補(bǔ)償電容器與此拓?fù)渲械木€圈串聯(lián)。串聯(lián)補(bǔ)償有助于在工作頻率下產(chǎn)生諧振電路,這對(duì)于需要恒定電壓的應(yīng)用非常有用。它還有助于實(shí)現(xiàn)一種稱為零電壓開關(guān)(ZVS)的條件,從而降低電力電子設(shè)備中的開關(guān)損耗。


并聯(lián)補(bǔ)償(P):在并聯(lián)補(bǔ)償中,電容器與線圈并聯(lián)連接。這種配置將線圈的固有頻率調(diào)整為系統(tǒng)的工作頻率。它類似于串聯(lián)補(bǔ)償,但具有不同的電氣特性和效果。并聯(lián)補(bǔ)償通常用于需要保持恒定電流的地方。它還傾向于對(duì)發(fā)射器和接收器之間耦合條件的變化提供更好的容忍度。?



基本補(bǔ)償拓?fù)?/span>

基本補(bǔ)償拓?fù)涫荅V WPT應(yīng)用的實(shí)用起點(diǎn)。請(qǐng)注意,每個(gè)基本拓?fù)涠冀Y(jié)合了兩個(gè)字母S和P。第一個(gè)字母是指WPT初級(jí)側(cè)線圈中的補(bǔ)償類型,第二個(gè)字母是指WPT次級(jí)側(cè)線圈中的補(bǔ)償類型。


?串聯(lián)-系列(SS):發(fā)射器和接收器線圈與電容器串聯(lián),如圖2所示。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)因其簡(jiǎn)單性和在變化負(fù)載條件下保持恒定電壓的有效性而受益。


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圖2.SS補(bǔ)償拓?fù)漕愋停▓D片來(lái)源:Rakesh Kumar )


SS拓?fù)湟云涓咝?、不受磁耦合系?shù)的影響和對(duì)諧振頻率的負(fù)載而聞名。它適用于具有較長(zhǎng)主磁道的系統(tǒng)。



? 串并聯(lián)(SP):圖3顯示了SP類型,其中發(fā)射器線圈與電容器串聯(lián),而接收器線圈與電容器并聯(lián)。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)適用于在耦合條件或負(fù)載變化的情況下保持恒定電流輸出的應(yīng)用。它還因影響補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的功率因數(shù)和輸入到輸出電壓的傳輸函數(shù)而聞名。SP補(bǔ)償拓?fù)涮貏e適用于負(fù)載阻抗變化的應(yīng)用。


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圖3.SP補(bǔ)償拓?fù)漕愋停▓D片來(lái)源:Rakesh Kumar)



?并聯(lián)串聯(lián)(PS):在這種拓?fù)渲?,發(fā)射器線圈與電容器并聯(lián),接收器線圈與電容器串聯(lián)(圖 4)。它適用于主要目標(biāo)是提高整個(gè)系統(tǒng)的電壓增益的場(chǎng)景。


PS補(bǔ)償拓?fù)涮貏e適用于弱磁耦合的應(yīng)用。它具有提高功率因數(shù)、提高功率傳輸效率以及在弱耦合情況下具有更好的性能等優(yōu)勢(shì)。


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圖4.一種PS補(bǔ)償拓?fù)漕愋?(圖片來(lái)源:Rakesh Kumar )



? 并行-并行(PP):PP補(bǔ)償拓?fù)漕愋?。發(fā)射器和接收器線圈與電容器并聯(lián)。?這種拓?fù)渫ǔS糜谛枰诳勺兙嚯x上實(shí)現(xiàn)高效率和高功率傳輸?shù)拇蠊β蕬?yīng)用。


PP 補(bǔ)償拓?fù)渑cPS補(bǔ)償拓?fù)溆性S多相同的功能。因此,它適用于弱耦合情況,并提供高效率和功率因數(shù)。



總 結(jié)


簡(jiǎn)單的(S或P)型補(bǔ)償拓?fù)湓贓V WPT應(yīng)用中并不常見,因?yàn)樗鼈兛梢詽M足一些要求。它們還具有低效率和低功率因數(shù),盡管它們的控制機(jī)制更簡(jiǎn)單。


將電容器串聯(lián)在發(fā)射器線圈中比并聯(lián)更有利。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題,SS和SP補(bǔ)償類型勾選了EV應(yīng)用的許多WPT參數(shù)。但是,PS和PP補(bǔ)償類型?對(duì)于高功率應(yīng)用非常有用。


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