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储能系统技术 储能系统 ★ 5.0

一种采用直流控制可变电感器实现分段发射极自动切换的动态无线电力传输系统

A Dynamic Wireless Power Transfer System Using DC-Controlled Variable Inductor for Segment Transmitter Automatic Switching

作者 Zeheng Zhang · Zheng Li · Xiaojun Zhang · Bin Yang · Zhengyou He · Ruikun Mai
期刊 IEEE Transactions on Power Electronics
出版日期 2024年7月
技术分类 储能系统技术
技术标签 储能系统
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 动态无线电能传输 分段发射线圈 自动切换 直流控制可变电感 传输功率
语言:

中文摘要

分段式发射线圈常用于动态无线电能传输,自动切换是限制发射电流的优选功能。本文提出一种利用直流控制可变电感(DCCVI)实现分段发射自动切换的方法,其中直流电流可改变交流侧的自感。当线圈解耦时,直流电流较小,因此DCCVI的电感相对较大,从而抑制发射电流。当线圈满足一定的耦合条件时,直流电流增大,导致DCCVI的交流电感显著减小,进而实现更高的传输功率,从而实现分段发射自动切换。该方法简单直接,无需额外的位置反馈。实验结果表明,所提出的系统能够自动将线圈电流限制在[0, 0.15]范围内,并在[0.165, 0.3]的耦合范围内以更高的效率实现更高的功率传输。

English Abstract

Segmented transmitter coils are commonly employed in dynamic wireless power transfer, and automatic switching is a preferred function to limit the transmitter current. This letter proposes a method for segment transmitter automatic switching utilizing a dc-controlled variable inductor (DCCVI), where the dc current can change the ac side's self-inductance. When the coils are decoupled, the dc current is small, so the inductance of the DCCVI is relatively large, leading to the suppression of the transmitter current. When the coils meet certain coupling conditions, the dc current becomes large, leading to a significant reduction in the ac inductance of the DCCVI, resulting in higher transmission power, thereby enabling segment transmitter automatic switching. The proposed method is straightforward and does not need additional position feedback. The experimental results demonstrate that the proposed system can automatically limit the coil current within the range of [0, 0.15] and achieve higher power transmission with higher efficiency within the coupling range of [0.165, 0.3].
S

SunView 深度解读

从阳光电源的业务视角来看,这项基于直流可控变电感的动态无线电能传输技术具有重要的战略价值,特别是在电动汽车充电和移动储能应用场景中。

该技术通过直流电流调控交流侧自感实现发射端自动切换,核心优势在于无需额外的位置反馈系统即可实现分段线圈的智能管理。在耦合系数0-0.15范围内自动限流,在0.165-0.3范围内实现高功率高效率传输,这种自适应特性与阳光电源在智能电力电子控制领域的技术积累高度契合。

对于阳光电源的新能源车载充电业务,该技术可显著简化动态充电系统的复杂度。传统方案需要精密的位置检测和通信系统来协调多段发射线圈,而DCCVI方案通过电磁耦合的物理特性实现自然切换,降低了系统成本和故障率。这与公司在逆变器领域追求高可靠性、低成本的产品理念一致。

从技术成熟度评估,该方案仍处于实验室验证阶段,工程化应用面临几个挑战:一是DCCVI在大功率场景下的磁饱和特性和热管理问题;二是与现有储能系统和电网接口的兼容性;三是在复杂电磁环境下的抗干扰能力。但这些挑战恰好是阳光电源在电力电子和系统集成方面的优势领域。

建议将此技术纳入前瞻性研究,重点关注其在港口AGV、矿山电动设备等工业场景的应用潜力,结合公司既有的储能变流器技术,开发面向特定场景的动态充电解决方案,抢占细分市场先机。