多线圈无线电能传输系统的效率最大化分析.pdf
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1、26 集成电路应用 第 40 卷 第 10 期(总第 361 期)2023 年 10 月 Research and Design 研究与设计0 引言 随着新型开关器件、集成技术及控制技术的不断进步,无线充电技术的效能将大幅提高。由于其易于维护,方便快捷,安全可靠的优点,感应式无线充电技术正逐步替代有线电力传输技术。与有线传输相比,无线电能传输系统需要针对不同的场景和不同的目标需求展开设计。例如,需要多个接收线圈来满足多负载同时充电的用户需求,多个发射线圈可以用来扩大充电面积和传输能力。而多个接收或者多个发射都属于多线圈无线充电系统。当前,学术界关于多线圈无线充电技术的研究主要集中在单发射多接收
2、系统或者多发射单接收系统,其研究目标之一就是系统效率最大化。1 研究背景无线电能传输WPT系统的基本原理。WPT系统通常由三个基本部分组成:负载、发射和接收线圈以及中间的变压器。当电源发出电流时,电流会在中间的变压器中产生磁场,同时这个磁场会在负载上产生感应电动势,然后这个电动势将会推动负载上的线圈转动,从而为负载提供电能。因为WPT系统主要是通过磁场来实现电能传输的,所以中间的变压器就相当于一个磁场转换器。在WPT系统中,电源和传输线圈之间的距离越近,那么传输效率就越高。当线圈距离电源越近时,系统转换效率就越高。这是因为,在一个足够大的磁场中,如果两个线圈相距很近,那么它们之间的磁通将会产生
3、很大的相互影响,从而使系统能量转换效率降低。这是因为当线圈之间的距离较近时,在一定范围内,由于空间距离存在一个最佳值,因此线圈之间磁场的变化也是非常小的。这就使得变压器输出信号不容易发生改变。由以上分析可知:WPT系统在传输过程中应尽量使各个部分具有相同的传输效率。但由于传输线圈中会产生感应电动势和磁场强度,因此各个部分所能获得的磁场强度也不相同。若要使系统中各部分都具有相同的传输效率,因此必须使各个部分之间保持一定程度上的独立。但是这又会使得各部分之间出现相互干扰作用导致系统转换效率降低。因此,在WPT系统设计中需要首先确定各个部分所能获得的磁场强度以及耦合系数。根据以上分析可知:WPT系统
4、效率受各部分磁场强度和耦合系数影响较大,而这些因素对系统效率有着非常重要影响。作者简介:王琳,中联西北工程设计研究院有限公司,工程师;研究方向:控制技术。收稿日期:2023-04-13;修回日期:2023-09-23。摘要:阐述无线电能传输WPT系统的原理,提出一种多线圈无线电能传输系统模型,并分析多线圈系统中影响传输效率的因素。在此基础上,给出一种基于多线圈的无线电能传输系统设计方法,并进行了仿真验证。关键词:无线电能传输系统,多线圈系统,线圈效率。中图分类号:TM724 文章编号:1674-2583(2023)10-0026-02DOI:10.19339/j.issn.1674-2583.
5、2023.10.009文献引用格式:王琳,宋军龙.多线圈无线电能传输系统的效率最大化分析J.集成电路应用,2023,40(10):26-27.多线圈无线电能传输系统的效率最大化分析王琳1,宋军龙2(1.中联西北工程设计研究院有限公司,陕西 710077;2.西安航空四站装备修理厂,陕西 710077)Abstract This paper expounds the principle of wireless power transmission WPT system,proposes a multi coil wireless power transmission system model,a
6、nd analyzes the factors that affect transmission efficiency in multi coil systems.On this basis,a design method for wireless energy transmission system based on multiple coils is proposed,and simulation verification is conducted.Index Terms radio energy transmission system,multi coil system,coil eff
7、iciency.Analysis of Maximizing Efficiency of Multi Coil Radio Energy Transmission SystemsWANG Lin1,SONG Junlong2(1.China United Northwest Institute for Engineering Design&Research Co.,Ltd.,Shaanxi 710077,China.2.Xian Airlines Four Station Equipment Repair Factory,Shaanxi 710077,China.)集成电路应用 第 40 卷
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