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应用于旋转机构的EC-WPT系统及其参数优化设计
1
作者 李书丽 杨玉姿 +2 位作者 吴学颖 张雅洁 罗利均 《重庆理工大学学报(自然科学)》 北大核心 2025年第7期238-246,共9页
针对电场耦合无线电能传输(EC-WPT)系统在旋转耦合机构中的应用需求,提出了4类层叠套筒式电场耦合机构,其耦合特性分别呈现极大正值、零值、极小负值和临界负值的特征差异。通过有限元仿真手段,系统揭示了4类耦合机构的系数变化规律。... 针对电场耦合无线电能传输(EC-WPT)系统在旋转耦合机构中的应用需求,提出了4类层叠套筒式电场耦合机构,其耦合特性分别呈现极大正值、零值、极小负值和临界负值的特征差异。通过有限元仿真手段,系统揭示了4类耦合机构的系数变化规律。针对正/负耦合系数的不同特性,基于双侧LC补偿网络,给出了对应的EC-WPT系统参数设计方法。为验证理论设计的有效性,在统一输入电压、负载阻抗、传输距离和极板尺寸的条件下,通过仿真分析了具有极大正耦合系数与极小负耦合系数的EC-WPT系统性能。特别针对极小负耦合系统进行了优化设计,通过仿真与实验表明:具有极小负耦合系数的系统展现出优异的电能传输性能,在输出功率100 W的情况下传输效率达到85.3%。该研究为可旋转EC-WPT系统的耦合机构设计与控制策略提供了新的理论依据和工程实现方案。 展开更多
关键词 ec-wpt 套筒式耦合机构 极小负耦合系数 多目标优化
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金属环境下EC-WPT系统能效特性分析及神经网络模型构建 被引量：1
2
作者 苏玉刚 王桢桢 +2 位作者 胡宏晟 孙跃 刘哲 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第21期8527-8537,共11页
在EC-WPT系统的应用中,很多场景下系统都处于金属环境中,金属环境会对系统耦合机构等效电容产生影响,从而导致系统能效特性发生变化,而目前国内外仍缺乏关于金属环境对EC-WPT系统能效特性影响及抑制方法的研究成果。针对上述问题,该文... 在EC-WPT系统的应用中,很多场景下系统都处于金属环境中,金属环境会对系统耦合机构等效电容产生影响,从而导致系统能效特性发生变化,而目前国内外仍缺乏关于金属环境对EC-WPT系统能效特性影响及抑制方法的研究成果。针对上述问题,该文围绕金属环境对EC-WPT系统能效特性的影响规律展开研究,通过ANSYS与SIMULINK联合仿真和实验研究两种方法研究金属环境对EC-WPT系统能效特性的影响规律,并且针对ANSYS与SIMULINK联合仿真方法和实验研究方法存在的问题,在上述研究成果的基础上,基于神经网络通过非线性拟合求解的方式构建金属环境下EC-WPT系统的能效模型,并基于该模型给出一种更方便、更准确的金属环境下EC-WPT系统能效特性分析方法。该文的研究成果为进一步研究金属环境下EC-WPT系统参数设计方法和抑制金属环境对EC-WPT系统能效特性影响的相关方法提供理论支撑。 展开更多
关键词 ec-wpt系统 金属环境 能效特性 神经网络
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基于频率切换实现恒流/恒压输出的电场耦合无线电能传输系统 被引量：3
3
作者 苏玉刚 颜志琼 +3 位作者 胡宏晟 孙跃 刘哲 刘书柏杨 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期1553-1564,I0025,共13页
电场耦合无线电能传输(electric-field coupled wireless power transfer,EC-WPT)技术的实际应用中,有些用电设备需要系统具有不同的恒定输出特性(恒流/恒压),即系统输出电压或输出电流与负载解耦,此外,系统还需具备在恒流、恒压模式间... 电场耦合无线电能传输(electric-field coupled wireless power transfer,EC-WPT)技术的实际应用中,有些用电设备需要系统具有不同的恒定输出特性(恒流/恒压),即系统输出电压或输出电流与负载解耦,此外,系统还需具备在恒流、恒压模式间按需切换的功能。针对该需求,基于LC-CLC谐振网络提出1种具有恒流/恒压输出特性的EC-WPT系统,分析LC-CLC谐振网络特性,推导恒流/恒压输出特性的实现条件以及恒流频率和恒压频率的计算方法,并给出系统参数设计方法,分析系统对工作频率的敏感性。最后通过仿真和实验验证所提出的EC-WPT系统恒流/恒压输出特性及其参数设计方法的正确性和有效性。实验结果表明所提出的系统在输入电压恒定的不同负载工况下分别实现2 A的恒流输出以及96 V的恒压输出,其最大传输效率分别为87.83%及88.17%。 展开更多
关键词 电场耦合无线电能传输系统 频率切换 恒流 恒压 谐振网络
原文传递
信号与能量极板层叠方式下的电场耦合式无线电能传输系统 被引量：1
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作者 苏玉刚 邓晨琳 +2 位作者 胡宏晟 邓仁为 李雨蒙 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第19期7762-7771,I0023,共11页
为了提升共享部分能量通道式的电能与信号并行传输系统在传输极板面积受限的应用场合中的能量传输性能,并实现信号双向高速传输,提出一种信号传输极板与能量传输极板层叠方式下的电场耦合式无线电能传输(electric-field coupled wireles... 为了提升共享部分能量通道式的电能与信号并行传输系统在传输极板面积受限的应用场合中的能量传输性能,并实现信号双向高速传输,提出一种信号传输极板与能量传输极板层叠方式下的电场耦合式无线电能传输(electric-field coupled wireless power transfer,EC-WPT)系统,给出系统拓扑及串扰抑制方法。基于交流阻抗分析法及香农第二定理,建立电能串扰增益、信号传输增益、信号最大传输速率及电能传输增益的数学模型,分析交叉耦合电容对电能串扰增益及信号传输的影响;以降低交叉耦合电容对信号传输增益及信号最大传输速率的影响为目标,给出层叠方式下EC-WPT系统信号传输极板面积及信号支路参数的设计方法。仿真与实验验证了所提出的系统及给出的方法能在较大传输功率下实现系统的信号双向高速传输。所搭建的实验装置实现了在系统输出功率达到520.2 W时,信号正向传输速度为18.64 Mbit/s和信号反向传输速度为19.36 Mbit/s。 展开更多
关键词 磁场耦合式无线电能传输 信号双向传输 电能串扰 参数设计
原文传递
互补对称式LCC谐振网络的电场耦合式无线电能传输系统参数优化 被引量：31
5
作者 苏玉刚 吴学颖 +2 位作者 赵鱼名 卿晓东 唐春森 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第14期2874-2883,共10页
针对传统的电场耦合式无线电能传输(EC-WPT)系统所存在的传输距离小、补偿电感大以及传输效率低等问题,围绕双侧LC网络的EC-WPT系统,采用一种互补对称的LCC谐振形式的参数配置方法来增大传输距离、减小补偿电感。以传输效率为目标函数,... 针对传统的电场耦合式无线电能传输(EC-WPT)系统所存在的传输距离小、补偿电感大以及传输效率低等问题,围绕双侧LC网络的EC-WPT系统,采用一种互补对称的LCC谐振形式的参数配置方法来增大传输距离、减小补偿电感。以传输效率为目标函数,提出一种结合非线性规划和自适应遗传算法的优化方法,对系统频率f和并联谐振电容与耦合电容比值k进行寻优,结合参数配置方法在一定传输距离下得到一组能满足系统零相位角(ZPA)、低激励电压和小补偿电感的系统参数,并使系统在满足所需输出功率的条件下,传输效率最大。最后通过仿真和实验验证所提出的优化方法的可行性和有效性。 展开更多
关键词 无线电能传输 ec-wpt系统 互补对称式LCC 遗传算法 参数优化
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具有恒压输出特性的电场耦合式动态无线电能传输技术 被引量：8
6
作者 唐丁源 周玮 +2 位作者 黄亮 麦瑞坤 何正友 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第20期5385-5397,共13页
电场耦合式无线电能传输(EC-WPT)技术具有耦合机构轻、涡流损耗小和抗偏移性强等优势,这些优势很好地契合了动态无线电能传输系统的需求。但是,耦合参数和负载电阻的时变性会对EC-WPT系统的输出电压平稳性产生影响。因此,该文提出一种... 电场耦合式无线电能传输(EC-WPT)技术具有耦合机构轻、涡流损耗小和抗偏移性强等优势,这些优势很好地契合了动态无线电能传输系统的需求。但是,耦合参数和负载电阻的时变性会对EC-WPT系统的输出电压平稳性产生影响。因此,该文提出一种具有变负载与过分段恒压输出特性的动态EC-WPT系统。基于反混合G参数建立多端口电场耦合机构数学模型和等效电路,在此模型上提出兼具极板恒压与输出恒压特性的高阶补偿网络,并分析发射端同侧耦合对系统谐振的影响。理论分析表明,所设计的动态EC-WPT系统兼具变负载和过分段输出电压平稳的特性,同时论证了同侧耦合对系统谐振的影响为感性。实验结果显示,当直流侧负载从100Ω切换到30Ω时,系统输出电压变化率最大为11.58%,变负载电压基本恒定。30Ω负载下系统动态经过供电分段时输出电压跌落最大为2.33%,100Ω负载下系统动态经过供电分段时则为2.06%,过供电分段输出电压基本保持恒定。 展开更多
关键词 动态无线电能传输 电场耦合式无线电能传输 变负载 过分段 恒压输出
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