无线电能传输WPT(wireless power transfer)技术可在无人工辅助的条件下为无人机提供灵活便捷的电能补给,是未来无人机智能化发展的重要探索方向。为适应无人机WPT系统轻量化、恒流恒压充电、高能量传输效率等实际需求,提出了1种基于压...无线电能传输WPT(wireless power transfer)技术可在无人工辅助的条件下为无人机提供灵活便捷的电能补给,是未来无人机智能化发展的重要探索方向。为适应无人机WPT系统轻量化、恒流恒压充电、高能量传输效率等实际需求,提出了1种基于压控电容的无人机WPT系统高效率恒流/恒压输出调节方法。在系统发射线圈回路中采用压控电容作为补偿电容,通过动态调节该压控电容的等效阻抗,可在实现系统输出电流/电压有效控制的同时,保障宽负载范围条件下逆变器的软开关状态,且无需额外辅助电源及电感器件。详细分析了所提无人机WPT系统的工作原理及损耗模型,设计了1套完整的压控电容直流偏置电压调节模块、闭环控制策略及其参数设计方法。实验证明,在25.2 V-6 A的额定输出条件下,系统整体效率达88.8%。展开更多
针对无线电能传输WPT(wireless power transmission)系统耦合机构发生偏移时,输出电压波动的问题,提出1种基于恒压输出区间追踪的WPT系统抗偏移方法。首先,建立CLC-S型WPT系统的模型,分析该系统在谐振和非谐振状态下的互感与输出电压增...针对无线电能传输WPT(wireless power transmission)系统耦合机构发生偏移时,输出电压波动的问题,提出1种基于恒压输出区间追踪的WPT系统抗偏移方法。首先,建立CLC-S型WPT系统的模型,分析该系统在谐振和非谐振状态下的互感与输出电压增益之间的关系,由分析可知,系统工作在非谐振状态下的恒压输出区间内抗偏移能力更强;然后,设计电感补偿序列,提出恒压输出区间追踪控制策略,实现WPT系统输出电压恒定控制,提高系统的抗偏移能力;最后,搭建仿真模型和实验平台,仿真及实验结果均表明,采用恒压输出区间追踪控制策略,可以有效减小输出电压的波动,验证了系统在强互感干扰下的鲁棒性。相较于无恒压输出区间追踪的WPT系统,所提系统具有更好的输出电压动态调节能力。展开更多
This paper introduces a framework aimed at aiding the development of sixth-generation(6G)ultra-massive machine type communications(um-MTC).Precisely,the deployment of wireless power transfer(WPT)supported device-to-de...This paper introduces a framework aimed at aiding the development of sixth-generation(6G)ultra-massive machine type communications(um-MTC).Precisely,the deployment of wireless power transfer(WPT)supported device-to-device(D2D)communication occurs within multiple-input singleoutput non-orthogonal multiple access(MISONOMA)downlink networks to facilitate spectrum and energy collaboration.A pure fractional programming(PFP)algorithm is proposed to maximize the WPT-assisted device’s energy efficiency.An optimal closed-form solution for determining the time-switching coefficient of the WPT device is provided.For the robust beamforming design,the complex multi-dimension quadratic transform is applied.Moreover,the paper applies the deep deterministic policy gradient(DDPG)-based approach to directly address the problem and compares it with the proposed algorithm.Simulation outcomes highlight two key insights:1)The PFP algorithm surpasses the performance of the DRL-based algorithm when the acquired channel state information(CSI)is accurate or contains negligible errors,while the opposite is true for imperfect CSI 2)The higher energy efficiency gains can be achieved in NOMA scheme than that in Orthogonal Multiple Access(OMA)scheme.展开更多
传统双向E型无线电能传输(wireless power transfer,WPT)拓扑易进入硬开关状态,导致电能传输效率低。针对此,该文提出无线电能传输系统的改进E^(#)型拓扑及其移相控制策略。首先,构建软开关状态负载范围更宽的双向E^(#)型WPT电路拓扑数...传统双向E型无线电能传输(wireless power transfer,WPT)拓扑易进入硬开关状态,导致电能传输效率低。针对此,该文提出无线电能传输系统的改进E^(#)型拓扑及其移相控制策略。首先,构建软开关状态负载范围更宽的双向E^(#)型WPT电路拓扑数学模型,分析并提取电路实现软开关工作状态的关键变量与约束条件,理论上证明所提拓扑的有效性。然后,推导电路中线圈互感和负载阻抗等参数的解析关系式,并基于此提出可保证系统在负载时始终处于最佳工作状态的移相控制策略。该策略通过控制开关管的门极驱动信号相位,使谐振元件内部储存的能量提前或者滞后释放,从而将开关管修正回软开关状态。最后,通过仿真和实验验证所提双向E^(#)型WPT系统的有效性。实验结果表明,所提方法可保证在5~30Ω的负载范围内电路工作在软开关状态,该范围内的电能传输效率峰值达84.3%。展开更多
针对单相矩阵式无线电能传输MC-WPT(matrix converter based wireless power transfer)系统网侧电流谐波含量大的问题,提出1种谐波抑制调制策略,可有效降低网侧电流低次谐波含量及总谐波失真度THD(total harmonic distortion)。分析谐...针对单相矩阵式无线电能传输MC-WPT(matrix converter based wireless power transfer)系统网侧电流谐波含量大的问题,提出1种谐波抑制调制策略,可有效降低网侧电流低次谐波含量及总谐波失真度THD(total harmonic distortion)。分析谐振槽电压电流特性,基于参数归一化方法得到2个基波分量的等效电路,进而推导出MC-WPT的数学模型。在此基础上,以消除低次谐波含量为目标,应用计算法得到接收侧H桥的优化调制波,使网侧电流低频成分仅有工频分量,从而降低网侧电流THD。最后搭建实验平台,验证所提谐波抑制调制策略的可行性与有效性。展开更多
以提高无线电能传输WPT(wireless power transfer)系统的传输效率为目标,对WPT系统的结构参数进行优化。针对WPT系统结构参数设计领域内的传统优化方法效率低、全面性差的问题,建立SS型WPT系统的参数优化模型,确定优化参数。在此基础上...以提高无线电能传输WPT(wireless power transfer)系统的传输效率为目标,对WPT系统的结构参数进行优化。针对WPT系统结构参数设计领域内的传统优化方法效率低、全面性差的问题,建立SS型WPT系统的参数优化模型,确定优化参数。在此基础上,提出1种综合了正交试验、有限元仿真及改进的粒子群优化-反向传播神经网络算法的WPT系统结构参数优化方法。实验结果表明,预测结果与实验结果间的平均误差值为4.3%,该优化方法合理可行,对WPT系统的结构参数优化具有参考意义。展开更多
文摘无线电能传输WPT(wireless power transfer)技术可在无人工辅助的条件下为无人机提供灵活便捷的电能补给,是未来无人机智能化发展的重要探索方向。为适应无人机WPT系统轻量化、恒流恒压充电、高能量传输效率等实际需求,提出了1种基于压控电容的无人机WPT系统高效率恒流/恒压输出调节方法。在系统发射线圈回路中采用压控电容作为补偿电容,通过动态调节该压控电容的等效阻抗,可在实现系统输出电流/电压有效控制的同时,保障宽负载范围条件下逆变器的软开关状态,且无需额外辅助电源及电感器件。详细分析了所提无人机WPT系统的工作原理及损耗模型,设计了1套完整的压控电容直流偏置电压调节模块、闭环控制策略及其参数设计方法。实验证明,在25.2 V-6 A的额定输出条件下,系统整体效率达88.8%。
文摘针对无线电能传输WPT(wireless power transmission)系统耦合机构发生偏移时,输出电压波动的问题,提出1种基于恒压输出区间追踪的WPT系统抗偏移方法。首先,建立CLC-S型WPT系统的模型,分析该系统在谐振和非谐振状态下的互感与输出电压增益之间的关系,由分析可知,系统工作在非谐振状态下的恒压输出区间内抗偏移能力更强;然后,设计电感补偿序列,提出恒压输出区间追踪控制策略,实现WPT系统输出电压恒定控制,提高系统的抗偏移能力;最后,搭建仿真模型和实验平台,仿真及实验结果均表明,采用恒压输出区间追踪控制策略,可以有效减小输出电压的波动,验证了系统在强互感干扰下的鲁棒性。相较于无恒压输出区间追踪的WPT系统,所提系统具有更好的输出电压动态调节能力。
文摘This paper introduces a framework aimed at aiding the development of sixth-generation(6G)ultra-massive machine type communications(um-MTC).Precisely,the deployment of wireless power transfer(WPT)supported device-to-device(D2D)communication occurs within multiple-input singleoutput non-orthogonal multiple access(MISONOMA)downlink networks to facilitate spectrum and energy collaboration.A pure fractional programming(PFP)algorithm is proposed to maximize the WPT-assisted device’s energy efficiency.An optimal closed-form solution for determining the time-switching coefficient of the WPT device is provided.For the robust beamforming design,the complex multi-dimension quadratic transform is applied.Moreover,the paper applies the deep deterministic policy gradient(DDPG)-based approach to directly address the problem and compares it with the proposed algorithm.Simulation outcomes highlight two key insights:1)The PFP algorithm surpasses the performance of the DRL-based algorithm when the acquired channel state information(CSI)is accurate or contains negligible errors,while the opposite is true for imperfect CSI 2)The higher energy efficiency gains can be achieved in NOMA scheme than that in Orthogonal Multiple Access(OMA)scheme.
文摘传统双向E型无线电能传输(wireless power transfer,WPT)拓扑易进入硬开关状态,导致电能传输效率低。针对此,该文提出无线电能传输系统的改进E^(#)型拓扑及其移相控制策略。首先,构建软开关状态负载范围更宽的双向E^(#)型WPT电路拓扑数学模型,分析并提取电路实现软开关工作状态的关键变量与约束条件,理论上证明所提拓扑的有效性。然后,推导电路中线圈互感和负载阻抗等参数的解析关系式,并基于此提出可保证系统在负载时始终处于最佳工作状态的移相控制策略。该策略通过控制开关管的门极驱动信号相位,使谐振元件内部储存的能量提前或者滞后释放,从而将开关管修正回软开关状态。最后,通过仿真和实验验证所提双向E^(#)型WPT系统的有效性。实验结果表明,所提方法可保证在5~30Ω的负载范围内电路工作在软开关状态,该范围内的电能传输效率峰值达84.3%。
文摘针对单相矩阵式无线电能传输MC-WPT(matrix converter based wireless power transfer)系统网侧电流谐波含量大的问题,提出1种谐波抑制调制策略,可有效降低网侧电流低次谐波含量及总谐波失真度THD(total harmonic distortion)。分析谐振槽电压电流特性,基于参数归一化方法得到2个基波分量的等效电路,进而推导出MC-WPT的数学模型。在此基础上,以消除低次谐波含量为目标,应用计算法得到接收侧H桥的优化调制波,使网侧电流低频成分仅有工频分量,从而降低网侧电流THD。最后搭建实验平台,验证所提谐波抑制调制策略的可行性与有效性。
文摘以提高无线电能传输WPT(wireless power transfer)系统的传输效率为目标,对WPT系统的结构参数进行优化。针对WPT系统结构参数设计领域内的传统优化方法效率低、全面性差的问题,建立SS型WPT系统的参数优化模型,确定优化参数。在此基础上,提出1种综合了正交试验、有限元仿真及改进的粒子群优化-反向传播神经网络算法的WPT系统结构参数优化方法。实验结果表明,预测结果与实验结果间的平均误差值为4.3%,该优化方法合理可行,对WPT系统的结构参数优化具有参考意义。
