基于输入串联输出等效并联逆变器的无线电能传输拓扑与控制

基本信息
批准号:51907054
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:27.00
负责人:刘姜涛
学科分类:
依托单位:湖北第二师范学院
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
无线电能传输输入串联输出并联逆变器电动车无线充电控制
结项摘要

For high-power wireless power transfer with hundreds of kilowatt-level , such as high-speed railway dynamic wireless power supply, the use of medium-voltage direct current (for example, +10 kV direct current) instead of 380 V AC power supply has obvious advantages with the cost of difficulty for switch selection of inverters. Hence, this proposal adapts multi-inverter connected in series to undertake the high input voltage while each inverter drivers a sending coil to obtain power output connected in parallel without direct electrical connections, which obtains a so-called input series output equivalent parallel (ISOEP)topology to supply high power wireless power transfer system.. The research contents include: (1) designing ISOEP multi-drive topology, analyzing its input voltage stability and output current self-balancing; (2) discussing the power transfer characteristics and phase-shifted power regulation method under ISOEP topology starting from the equivalent flux linkage modeling of multi-drive coil and receiving coil; (3)Establishing the model of the input voltage balance of multi-inverters, designing the controller and analyzing the control performance such as regulating time .. This project seeks to explore the basic theoretical issues of the internal resonance characteristics of the SEOEPtmulti-driver topology, the external wireless power transmission characteristics, and voltage equalization control of the voltage divider capacitors, which provides theoretical guidance for the high-power wireless power transfer directly supplied by the medium voltage DC distribution network.

高铁动态无线供电等场合,功率需求达数百千瓦甚至更高。此时,使用中压直流配电网(例如±10kV直流)代替380V交流供电具有明显优势,但也给逆变器开关管选择带来了困难。为此,本项目提出采用多个逆变器串联承担高压直流输入、每个逆变器驱动一个独立发射线圈实现输出端无直接连接条件下的功率并联输出,即输入串联输出等效并联(ISOEP)拓扑结构实现大功率无线电能传输。. 研究内容包括:①设计ISOEP多驱动拓扑,分析逆变器输入电压与输出电流均衡特性;②从多驱动线圈与接收线圈的磁链等效建模出发,探讨ISOEP拓扑下无线功率传输特性及移相功率调节方法;③建立多逆变器输入电压均衡模型并设计控制器,分析电压均衡调节时间等控制性能。. 本项目力图探寻SEOEP多驱动拓扑的内部谐振特性、无线功率传输特性、以及分压电容电压均衡控制等基本理论问题,为中压直流配电网直接供电的大功率无线电能传输提供理论指导。

项目摘要

高铁动态无线供电等场合,功率需求达数百千瓦甚至更高。此时,使用中压直流配电网(例如±10kV直流)代替380V交流供电具有明显优势,但也给逆变器开关管选择带来了困难。为此,本项目提出采用多个逆变器串联承担高压直流输入、每个逆变器驱动一个独立发射线圈实现输出端无直接连接条件下的功率并联输出,即输入串联输出等效并联(ISOEP)拓扑结构实现大功率无线电能传输。研究内容包括:①设计ISOEP多驱动拓扑,分析逆变器输入电压与输出电流均衡特性;②从多驱动线圈与接收线圈的磁链等效建模出发,探讨ISOEP拓扑下无线功率传输特性及移相功率调节方法;③建立多逆变器输入电压均衡模型并设计控制器,分析电压均衡调节时间等控制性能;④针对高压大功率 WPT 系统中,并联整流桥输出电流不均衡的问题,借助多相变压器的电气特性,通过理论分析和仿真的方式,设计了基于多相变压器的并联整流桥拓扑,验证了多相变压器对于解决实现并联整流桥输出均流问题的有效性。再结合串联输入多对一 WPT 拓扑,提出了适用于高压大功率场景的串联输入并联输出多对多 WPT 拓扑。基于对传输通道的仿真和分析,研究了串联输入并联输出多对多WPT 拓扑的传输特性和参数设计方法。本项目力图探寻SEOEP多驱动拓扑的内部谐振特性、无线功率传输特性、以及分压电容电压均衡控制等基本理论问题,为中压直流配电网直接供电的大功率无线电能传输提供理论指导。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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