汽车充电系统故障怎么解决(手机充电系统故障怎么解决)

无线电能传输可以避免用电设备直接接触电源,具有安全、可靠和经济等诸多优点。相比于传统的有线电能传输,避免了外露通电接点和频繁插拔的缺点,保障了电能传输的安全性与可靠性。因此无线电能传输的研究具有广阔的发展前景。常用的无线电能传输技术有磁耦合感应式和磁耦合谐振式等。磁耦合感应式无线电能传输(Magnetically-CoupledInductiveWirelessPowerTransfer,M

无线电能传输可以避免用电设备直接接触电源,具有安全、可靠和经济等诸多优点。相比于传统的有线电能传输,避免了外露通电接点和频繁插拔的缺点,保障了电能传输的安全性与可靠性。因此无线电能传输的研究具有广阔的发展前景。

常用的无线电能传输技术有磁耦合感应式和磁耦合谐振式等。磁耦合感应式无线电能传输(Magnetically-Coupled Inductive Wireless Power Transfer, MCI-WPT)方式,能量传输效率低,传输距离为mm级,但电路设计简单,一般用于低成本微功率场合。磁耦合谐振式无线电能传输(Magnetically- Coupled Resonant Wireless Power Transfer, MCR- WPT)方式,能量传输功率可达几kW,具有传输功率大、传输效率高、传输距离远等特点。因此,MCR-WPT技术已经广泛应用于电动汽车、医疗装置、机器人充电以及轨道交通的供能等领域。

随着机器人技术的快速发展,机器人正在各领域中扮演着不可或缺的角色。电力行业的发展也不例外,电力巡检机器人具有安全、可靠和精准等优点,已日渐取代人工巡检的方式。然而机器人现有的充电方式都是接触式充电,其存在电火花、漏电和线路老化等弊端,严重威胁着电力系统的安全运行。将MCR-WPT技术应用于电力巡检机器人充电,可以有效解决此类弊端,具有重要的意义,也是目前的研究热点。

由于机器人需要**工作,其供电系统一般采用蓄电池或锂电池。由典型的蓄电池或锂电池充电曲线可知,充电过程可以分为恒流充电(Constant Current, CC)和恒压充电(Constant Voltage, CV)两个阶段。将恒流恒压充电与无线电能传输技术相结合是实现电池安全、可靠充电的保障。

目前基于MCR-WPT的恒流恒压充电的实现方法大致可分为两类:一类为动态调节法;另一类为变静态补偿法。

动态调节法主要包括在原边或副边加入直流-直流(DC-DC)变换电路、移相控制、变频控制等方式。这些控制方式虽然控制精度高、调节范围广,且大多数不占用充电设备有限空间,然而它们都需要原、副边之间通信,增加了系统控制的复杂度和成本,且进行跳频控制时,频率的变化会影响系统的稳定性,有时易引起频率**现象。

变静态补偿法主要包含混合补偿等方式。具有CC或CV输出特性的不同无源谐振网络进行组合,并使用开关进行状态切换以此实现系统的恒流恒压输出。但是相关研究中系统所需添加的无源元件和开关数量众多,不但增加了系统成本,而且谐振网络参数都是依靠经验选值,没有考虑系统的负载特性,很难实现零相角(Zero Phase Angle, ZPA)特性,使得系统输出效率普遍偏低。

为解决传统变静态补偿设计方法中无源元件和开关数量过多、参数选择困难等问题,***工业大学电力学院、北京工业大学信息学部自动化学院的研究人员郭星、刘利强、齐咏生、高学金、李永亭,在2022年第10期《电工技术学报》上撰文,提出一种基于LCL-LCL/S混合自切换谐振式无线充电系统,无需原、副边通信和增加任何无源元件,仅通过LCL结构的自投切操作更改拓扑网络来实现无线充电系统恒流恒压的切换。

图1 无线充电系统实验平台

他们首先依靠T型网络分析恒流或恒压输出与输入阻抗呈纯阻性的关系;然后,引入混合型补偿网络数学模型,分析实现系统输入电流和电压之间零相角(ZPA)与恒流或恒压输出特性的参数配置条件;接着,依据蓄电池充电曲线特征、谐振电流阈值、电压跳变阈值和耦合系数变化约束,进一步提出一种适用于混合谐振式拓扑网络参数优化的设计方法,在避免谐振网络参数经验选值的局限性导致参数不确定性问题的同时,也为参数选取提供了理论依据;最后,搭建实验平台验证该方案的可行性与有效性。

实验结果表明,优化谐振网络参数的无线充电系统具有较好的恒流恒压输出特性,系统最大传输效率为81%,完全满足恒流恒压无线充电需求,具有较好的工程应用价值。

本文编自2022年第10期《电工技术学报》,**标题为“基于LCL-LCL/S混合自切换谐振式无线充电系统”。本课题得到了国家自然科学基金和***自治区自然科学基金的支持。

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