蓄電池充電機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)的變負載蓄電池充電機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充電電流的首要因素。依據(jù)超級電容蓄電池充電機恒流充電過程中等效負載電阻動態(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充電特性。
首要，剖析二次側(cè)Buck變換器對蓄電池充電機充電電流的調(diào)理作用，得到占空比與蓄電池充電機充電電流的聯(lián)系，選用PI操控算法完成變負載的蓄電池充電機恒流充電；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)劃辦法進行驗證。在傳輸間隔為15cm且負載電阻為0.5-5?時，完成29A的蓄電池充電機恒流充電。當(dāng)負載電阻為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、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，大都以充電機充電鋰電池組和超級電容為動力源，其等效負載電阻在蓄電池充電機充電過程中動態(tài)改變[3]；一起，為縮短蓄電池充電機充電時間，需求選用大電流進行蓄電池充電機恒流充電。本文在剖析超級電容蓄電池充電機充電過程中等效負載電阻動態(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恒流充電特性進行模仿。
蓄電池充電機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[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步耦合系數(shù)、偏移忍受能力和磁屏蔽作用。
文獻[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行蓄電池充電機恒壓/恒流無線充電。文獻[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)的變負載蓄電池充電機恒流充電，但由于剖析過程中疏忽了線圈內(nèi)阻和負載規(guī)模對體系的影響，提出的辦法僅能完成在必定負載規(guī)模內(nèi)近似的恒流/恒壓蓄電池充電機充電。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無線充電，操控戰(zhàn)略是必要的。
一般而言，蓄電池充電機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載的蓄電池充電機充電電流/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)理蓄電池充電機充電電流/電壓，這種辦法可以進步體系的安穩(wěn)性與可靠性。
本文提出依據(jù)二次側(cè)Buck變換器的變負載體系蓄電池充電機恒流充電操控辦法。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載時恒流蓄電池充電機無線充電要求。
圖1 蓄電池充電機無線充電體系結(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)的變負載恒流蓄電池充電機無線充電體系。經(jīng)過電路模型剖析傳輸功率、體系功率和蓄電池充電機充電電流與互感值、Buck變換器占空比和負載電阻聯(lián)系。由理論與仿真剖析超級電容的等效負載電阻動態(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充電特性進行模仿和剖析。
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，完成變負載體系的蓄電池充電機充電電流穩(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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