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无线电能传输系统中零相角频率跟踪策略研究
Research on Zero Phase Angle Frequency Tracking Strategy in Wireless Power Transfer Systems
| 作者 | 金卓航武晋德韩晓霞张文杰赵钦涛 |
| 期刊 | 中国电机工程学报 |
| 出版日期 | 2025年2月 |
| 卷/期 | 第 45 卷 第 2 期 |
| 技术分类 | 系统并网技术 |
| 技术标签 | 多物理场耦合 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 水下无线电能传输 磁耦合结构参数 零相角频率跟踪 传输功率 传输效率 |
版本:
水下无线电能传输系统中，水流引起的线圈偏移会改变磁耦合结构参数，导致系统谐振频率偏移，进而降低功率与效率。针对串联-串联拓扑系统，通过分析直流母线电流与逆变器输出电压、电流间的相角关系，设计相角测量电路，结合梯度下降算法，提出磁耦合参数偏移下的在线零相角频率跟踪策略。实验在200 W系统中验证，30 ms内实现零相角跟踪，传输功率最高提升16.24倍，效率提高17.38%。
水下无线电能传输系统受水流影响,原副边线圈会有一定的偏移.由于线圈磁心的存在,线圈相对位置的改变会使磁耦合结构参数发生变化,影响系统整体的谐振频率.当逆变器的工作频率与系统的谐振频率不一致时,会导致系统传输功率与传输效率的降低.在串联-串联拓扑无线电能传输系统的基础上,通过计算逆变器前直流母线电流与逆变器输出电压和电流间相角的关系,设计出相应的相角测量电路,并配合通用的梯度下降算法,提出磁耦合结构参数偏移条件下的在线零相角频率跟踪策略.通过一个200 W的无线电能传输系统验证所提方法的可行性和有效性,在30 ms的时间内实现系统的零相角跟踪,功率最高可提高16.24倍,同时效率提高了17.38％.
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SunView 深度解读
该零相角频率跟踪技术对阳光电源的无线充电产品线具有重要应用价值。研究的串联-串联拓扑与相角测量方案可直接应用于电动汽车无线充电桩系统,提升充电效率与稳定性。其快速跟踪算法也可借鉴应用于ST储能系统的双向变流控制,优化储能双向功率传输效率。此外,该技术的在线参数自适应特性对SG系列逆变器的MPPT控制具有创新启发,有助于提升光伏发电系统在复杂环境下的最大功率点跟踪性能。建议在新一代无线充电桩和储能变流器产品中进行技术验证。