Huang Feng 1, Chen Haibin 1, 1 Jiang Chao, Chen Shengze 1, Chen Liwen 1, 2 Wu Kun, Chen Yao haute 2, Lin Yuhan 2
(1. État compagnie d'électricité en ligne Gimhae Electric Power Research Institute, Shanghai 200051, 2 Xiamen phase rouge Power Equipment Co., Ltd, Xiamen 361000)
transmission d'énergie sans fil dans le numéro de clé de l'application pratique est la tension de charge stable et l'efficacité de la transmission d'un système. Compte tenu de la fréquence de résonance de la bobine, le coefficient de couplage de l'impédance de charge, la résistance de source, l'application de la théorie de couplage mutuel et la relation entre le gain en tension de l'efficacité de transmission du système et le coefficient de couplage de la résistance de charge. Par rapport quatre système de transfert d'énergie sans fil commun de commande en boucle fermée, et le point de rendement maximal proposé des stratégies de contrôle pour faire en sorte que l'efficacité du système d'agrandissement, tout en ajustant la tension de sortie de charge.
La transmission d'énergie sans fil, le gain de tension, le contrôle en boucle fermée; point de rendement maximal
CLC: TP29
Code de document: A
DOI: 10,16157 / j.issn.0258-7998.171588
format de citation chinois: Huang Feng recherche, Chen Haibin, Jiang Chao, etc. point de stratégies de contrôle du système de transmission d'énergie sans fil d'efficacité maximale Technologie électronique, 2017,43 (11): 143-146.
Anglais format de citation: Huang Feng, Chen Haibin, Jiang Chao, et al. Système de contrôle de suivi des points d'efficacité maximale A pour les systèmes de transfert d'énergie sans fil .Application Technique électronique, 2017,43 (11): 143-146.
0 introduction
La technologie de transmission radio peut prendre en charge le dispositif de charge est d'une manière sans contact à prendre le pouvoir de la source d'alimentation de la technologie de transmission de puissance, l'énergie électrique peut être la transmission sans fil, il n'y a pas de connexion électrique directe au réseau électrique, flexible et facile et sûr, cette technique près de dix en application à grande échelle dans la vie. l'efficacité de transmission du système de transmission d'énergie sans fil dépend de la tension de charge et le coefficient de couplage de la bobine et l'impédance de charge, toutefois, le coefficient de couplage et de la variation d'impédance de charge est non linéaire. Par exemple, le coefficient de couplage dépend de l'emplacement du client de voiture sans fil de charge, le processus de charge de la charge (batterie) est modifiée . Il existe de nombreux chercheurs tension et l'efficacité de transmission de la transmission d'énergie sans fil analyse en profondeur, le document Un résonateurs de fréquence de réglage adaptatif basé sur une pluralité de rendement de transmission du système est maximisée. Document de en utilisant l'adaptation d'impédance automatique pour la méthode de transformateur à haute fréquence (IM), peut améliorer la transmission radio. Document en utilisant le convertisseur DC / DC régule la tension de sortie efficace. Document Analyse du couplage couplant moins critique et par le couplage de trois cas différents peuvent obtenir les caractéristiques de puissance de transmission et de fréquence radio.
Diverses méthodes de contrôle décrites ci-dessus pour assurer la stabilité ou à améliorer l'efficacité de transmission de la tension de sortie du système du système, mais pour combiner les deux problèmes mentionnés ci-dessus (à savoir dans la régulation est à équilibrer l'efficacité de la transmission) étude encore rares. Considérant le présent mémoire la fréquence de résonance, le coefficient de couplage de l'impédance de charge, la théorie mutuelle tout d'abord pour modéliser le système, l'analyse, le circuit équivalent de la transmission d'énergie sans fil, conçu pour maximiser la stratégie de commande de suivi de point de rendement maximum d'efficacité du système et d'assurer la tension de sortie fréquence stable par un suivi de la boucle à verrouillage de phase du circuit onduleur, la fréquence de convertisseur à la fréquence de résonance est fixe, tandis que la recherche du point d'efficacité maximum et correspondant à la dynamique de charge équivalente de la valeur optimale, la tension de sortie.
Un système de transmission d'énergie sans fil analyse caractéristique
Modèle système de transmission d'énergie sans fil est principalement de deux façons: la théorie et l'inductance mutuelle théorie du mode couplé. Les deux dernières théories disponible résultat unifié, le présent document pour modéliser un transformateur à couplage lâche Basé sur le principe de l'inductance mutuelle , l'énergie de la bobine primaire à la bobine secondaire est couplé par l'intermédiaire d'une transmission, la bobine est une paire d'inducteurs couplés mutuellement, l'original la résistance de l'inducteur et des côtés secondaires est établie équations de contraintes à résoudre pour les variables d'entrée et de sortie. Système de transmission d'énergie sans fil modèle de circuit équivalent représenté sur la figure 1.
La boucle 1 est la fin de la bobine d'entraînement primaire de la bobine peut être désignée comme source, le circuit de côté secondaire 2, la charge peut être désignée comme une bobine, dans lequel la bobine 1 et la bobine 2 émission respectivement et des bobines réceptrices, les deux bobines sont résonant. Dans lequel, L1 et L2 sont des émetteur et inducteur de résonance du récepteur, R1 et R2 comme une extrémité d'émetteur-récepteur de la résistance équivalente série, I1 et I2, respectivement, le courant de résonance d'émission et de réception côté, M étant l'inductance mutuelle de la bobine de résonance.
Le coefficient de couplage est défini comme suit:
formule connue (2) et (6) un gain en tension et l'efficacité est fonction de l'impédance de charge et mutuelle (coefficient de couplage). Littérature paramètres expérimentaux, les résultats de simulation présentés sur la figure.
(A) à partir de. La figure 2, le gain en tension d'un système de transfert d'énergie sans fil est fonction unimodale de la résistance de charge, un coefficient de couplage correspondant au gain de tension maximum peut être obtenue quand une résistance de charge fixe. (B) à partir de. La figure 2, l'efficacité de transmission du système est une fonction unique d'augmentation de la résistance de charge, correspondant à une efficacité maximale peut être obtenue quand une résistance de charge fixe du coefficient de couplage.
Méthode d'évaluation 2 l'efficacité du système en boucle
Un système de transmission d'énergie sans fil nécessite une tension de sortie de l'alimentation de stable, et lorsque le coefficient couplage de la résistance de charge, la commande en boucle fermée du système de transmission sans fil peut régler la tension de sortie des différentes variables. La figure 3 est un autre système de commande en boucle fermée, quatre types de solutions.
. La figure 3 (a) et 3 (b), respectivement, et la fréquence de commande de tension vers le bas de régulation, en réglant le cycle de fonctionnement du circuit inverseur pour réguler la tension de sortie de l'inverseur de toujours maintenir l'état ZVS et ZCS. La figure 3 (c) a été ajouté convertisseur CC / CC au niveau du côté de transmission, sans changer la fréquence de fonctionnement linéaire de régulation de tension de sortie du système, le rapport de pré-changement entrée CINPUT = variables de contrôle US / U0, U0 ajusté par le convertisseur tension de sortie, la tension de sortie redressée du gain en tension d'alimentation du gain en tension du multiplicateur de gain du convertisseur. . La figure 3 (d) est ajouté à la sortie de régulation de la tension de charge du convertisseur continu / continu, le rapport de niveau Cload = R0 / RL, R0 est la résistance d'entrée du convertisseur, la tension de sortie en réglant le signal de commande du convertisseur.
stratégies de contrôle 3 points pour une efficacité maximale
3.1 Architecture du système
La tension de sortie du système de transmission d'énergie sans fil est contrôlée par différentes variables, système de contrôle de point de rendement maximal peut commander deux variables afin d'assurer une tension de sortie stable et obtenir une efficacité maximale de transmission du système en même temps. Obtenir schéma de contrôle maximum d'efficacité avec le point où la fréquence du réseau côté réception de la co S fréquence de résonance angulaire égale à 2 en ce que:
On peut voir les meilleurs coefficients de couplage de mise en correspondance associées à la résistance, satisfaisant simultanément à la formule (7) et (8), le système pour une efficacité maximale de transmission :
La figure 4 est un schéma de configuration d'un point de système de commande en boucle fermée du dispositif de commande d'efficacité maximale, ajouté au convertisseur système continu / continu tandis que la borne d'entrée et la borne de sortie (sans tenir compte de la perte), l'entrée du régulateur de courant Iin et de la tension de sortie UL en tant que signal de rétroaction, convertit la tension de sortie et du taux de conversion de charge en tant que variable commandée, et les co S de fréquences de fonctionnement du système fixe. Système d'entrée du côté convertisseur continu / continu régule la tension de sortie, du côté de la sortie du convertisseur DC / DC est une meilleure correspondance résistance, résistance d'adaptation, qui est:
Par la formule (11) peut être vu par le réglage de la sortie du convertisseur du rapport cyclique DC / DC de l'interrupteur de sorte que le système peut être adapté afin de maximiser l'efficacité de la transmission, la meilleure résistance. La figure 5 est un point de suivi de piste en boucle fermée de l'efficacité maximale sous le contrôle du système de transmission d'énergie sans fil avec le gain de tension de charge relation entre la conversion et le taux de conversion de tension.
3.2 Stratégie de contrôle
La figure 6 est une tension de sortie constante à la commande de trajectoire du point d'efficacité maximale, lorsque les changements d'impédance de charge du coefficient de couplage ou le point de rendement maximum du système de contrôle de la trajectoire du point de fonctionnement le long de trouver le point d'efficacité maximale, à savoir, la meilleure résistance à la charge correspondante. La formule (8) ou la meilleure résistance de charge équivalente, mais la mutuelle inductance de la bobine dépend de la position de la bobine de couplage, l'incertitude de la résistance équivalente, et ne peut donc pas prédire avec précision le point de rendement maximum.
La figure 7 est un point de rendement maximal du système de transmission d'énergie sans fil d'organigramme d'une stratégie de commande de réseau, lorsque les paramètres du système, et régler la variation de l'efficacité du convertisseur de tension provoquée par chaque perturbation, comprenant les étapes suivantes: tout d'abord une pré-étape ou rapport de post-perturbation rapport, le point de travail de la courbe dévie de la tension constante, le stade de rapport variable est ensuite ajusté vers le point de travail de la courbe de sortie de tension constante, le contrôleur du système enregistre chaque fois avant et après les perturbations et ajuste l'efficacité de transmission de l'ensemble du système. Si l'efficacité de transmission du système est augmentée progressivement, le contrôleur continue à ajuster le courant pour augmenter ou diminuer en fonction de la direction, mais plutôt, il est ajusté dans la direction opposée.
4 Conclusion
L'analyse de la relation entre la tension de sortie et le coefficient de couplage et l'efficacité des changements de charge du système et un système de transmission radio peut être utilisée théorie ici mutuelle, décrit quatre schéma typique de contrôle en boucle fermée, et la stratégie de contrôle proposée point d'efficacité maximale, en fonction des résultats d'analyse d'efficacité les plus élevés système de commande de point dans la bobine de transmission d'énergie sans fil ou à une distance de transmission à une distance à partir de la valeur optimale de l'impédance de charge équivalente qui peut assurer une tension de sortie stable et le système obtient le rendement de transmission maximale.
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