变负载自适应恒流/恒压充电复合拓扑WPT系统

doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2021.06.003

电器与能效管理技术 ›› 2021, Vol. 0 ›› Issue (6): 15-22.doi: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2021.06.003

变负载自适应恒流/恒压充电复合拓扑WPT系统

徐文强, 钱祥忠, 梅豪杰

温州大学电气与电子工程学院, 浙江温州 325035

收稿日期:2021-01-06 出版日期:2021-06-30 发布日期:2021-10-13
作者简介:徐文强(1995—),男,硕士研究生,研究方向为电动汽车无线充电技术。|钱祥忠(1963—),男,教授,博士,研究方向为电动汽车无线充电技术。|梅豪杰(1999—),男,研究方向为无线电能传输技术。
基金资助:
* 温州市科技局科技计划项目(G20170008);温州大学研究生创新基金研究项目(3162019002)

Variable Load Adaptive Constant Current/Constant Voltage Charging Complex Topology WPT System

XU Wenqiang, QIAN Xiangzhong, MEI Haojie

College of Electrical and Electronic Engineering,Wenzhou University,Wenzhou 325035,China

Received:2021-01-06 Online:2021-06-30 Published:2021-10-13

摘要/Abstract

摘要：

针对无线电能传输系统输出与切换问题,利用复合型LCC拓扑,实现了在固定谐振频率下对电池恒流/恒压充电模式自适应切换。首先分析得出了复合LCC补偿拓扑具备恒流和恒压输出能力;进一步提出基于反射阻抗基本理论的恒流/恒压控制策略,只需检测一次侧发射线圈两端的电压和流经一次侧发射线圈电流,即可控制开关自适应切换恒流和恒压两种充电模式。所提方法无需一次侧、二次侧间的通信以及额外的DC/DC变换器,降低整个系统的设计成本和控制复杂性。最后,搭建6.6 kW系统仿真平台以及66 W的实验样机,验证了所提方法具备自适应切换恒流/恒压充电的能力。

关键词: 恒流, 恒压, 自适应, 复合拓扑WPT系统

Abstract:

Aiming at the output and switching problem of wireless power transmission system,the adaptive switching of battery constant current and constant voltage charging mode under fixed resonant frequency is realized by using compound LCC topology.Firstly,it is concluded that the composite LCC compensation topology has the ability of constant current and constant voltage output; furthermore,a constant current/constant voltage control strategy based on the basic theory of reflection impedance is proposed,which only needs to detect the voltage at both ends of the primary transmitting coil and the current flowing through the primary transmitting coil to control the switch to switch the constant current and constant voltage charging modes adaptively.This method does not need communication between primary side and secondary side and additional DC-DC converter,which reduces the design cost and control complexity of the whole system.Finally,a 6.6 kW system simulation platform and a 66 W experimental prototype are built to verify that the proposed method has the ability of adaptive switching constant current/constant voltage charging.

Key words: constant current, constant voltage, adaption, composite topology WPT system

中图分类号:

TM724

徐文强, 钱祥忠, 梅豪杰. 变负载自适应恒流/恒压充电复合拓扑WPT系统[J]. 电器与能效管理技术, 2021, 0(6): 15-22.

XU Wenqiang, QIAN Xiangzhong, MEI Haojie. Variable Load Adaptive Constant Current/Constant Voltage Charging Complex Topology WPT System[J]. LOW VOLTAGE APPARATUS, 2021, 0(6): 15-22.

图/表 16

图1

图2

图3

图4

图5

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图7

图8

图9

图10

图11

表1

图12

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参考文献 16

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参数	数值	参数	数值
系统输入电源U_in/V	24	电容C_p、C_s/nF	70.1
系统输出电压U_out/V	30	电容C₁、C₂/nF	56.4
系统输出电流I_L/A	2	补偿电容C₃/nF	31.9
电感L_p、L_s/μH	110	互感M/μH	25.8
电感L_f1L_f2/μH	54.9	工作频率f/kHz	85
一次侧线圈内阻R_p/Ω	0.3	二次侧线圈内阻R_s/Ω	0.3

实际值R_L/Ω	等效负载电阻/Ω
实际值R_L/Ω	谐振识别结果	非谐振识别结果
5	5.16	5.38
10	10.24	10.61
15	15.26	15.63
20	20.29	20.67
25	25.31	25.72
30	30.34	30.75
35	35.33	35.73

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Variable Load Adaptive Constant Current/Constant Voltage Charging Complex Topology WPT System

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