文档名：无线电能传输零电压开关角跟踪和动态电容补偿矩阵复合控制策略
摘要：为了保证动态无线电能传输(DWPT)系统工作于较高的电能传输效率和传输功率,减小由于系统参数变化导致的传输功率和传输效率的下降.该文提出一种零电压开关角(ZVSA)跟踪和动态电容补偿矩阵(DCCM)相结合的无线电能传输系统频率跟踪控制策略.采用电流传感器来获取谐振电流的相位,并利用处理器产生的参考信号来测量谐振电流的相位.微控制根据频率漂移的程度计算补偿电容的大小,粗略地将自然谐振频率调至85kHz,然后系统自动跟踪谐振电流相位,对谐振频率精确跟踪.该方法通过直接对相位检测电路输出的直流信号进行采样,轻松地获取高频电流的相位,大大降低了对微控制器的占用.该文提出的控制策略和系统结构结合了模拟电路和数字控制的优点,不仅对系统参数变化有高动态响应,而且极大地节省了处理器资源.
Abstract：Changingparametersofdynamicwirelesspowertransfersystemscanaffectpowertransferefficiency.Thispaperproposesafrequency-trackingcontrolstrategyfortheDWPTsystemcombinedwithzerovoltageswitchangletrackingandadynamiccapacitancecompensationmatrix.Acurrentsensorisusedtoobtainthephaseoftheresonantcurrent,andareferencesignalgeneratedbytheprocessorisusedtomeasurethephaseoftheresonantcurrent.Themicro-controlcalculatesthesizeofthecompensationcapacitoraccordingtothedegreeoffrequencydrift,roughlyadjuststhenaturalresonantfrequencyto85kHz,andthenautomaticallytrackstheresonantcurrentphase.Firstly,thestructureofthewirelesspowertransfersystemandtheworkingconditionsofconstantcurrentandconstantvoltagechargingareanalyzed,andtherelationshipbetweentheoutputvoltage/dutycycleandworkingfrequencyisdeduced.TheoutputvoltagecanbeadjustedbymanipulatingthedutycycleDandω.Theworkingprincipleofthedynamiccapacitancecompensationmatrixisalsoanalyzed.Byadjustingthedynamiccapacitancecompensationmatrix,theresonantfrequencyofthecircuitcanbetuned.Next,theoperatingprincipleofthephasedetectioncircuitisanalyzed,andanewphasedetectionmethodisadoptedtoeffectivelyimprovethesystem'santi-interferencecapability.Thecomponentsofthesystemareintroduced,andtheworkingprincipleofeachpartofthecircuitisexplained.Then,acontrolstrategyisproposedcombiningdynamiccapacitancecompensationmatrixandzero-voltageswitchingangletracking.Thebatteryloadchargingandanti-disturbancearesimulated.Theresultsshowthatthecompositecontrolstrategycanrealizethebatteryloadchargingwhiletrackingfrequency.Finally,theefficiencyofthecontrolmethodisquantitativelycomparedwiththeexistingcontrolmethods.Theproposedmethodacquiresthephaseofthehigh-frequencycurrentbysamplingtheDCsignalderivedfromthephasedetectioncircuit,greatlyreducingthemicrocontroller'scomputationalworkload.Thecontrolstrategyandsystemstructureproposedinthispapercombinestheadvantagesofanalogcircuitsanddigitalcontrol,whichhaveahighdynamicresponsetosystemparameterchangesandsaveprocessorresources.Withprecisezero-voltageswitchinganglecontrol,thesystemcanachievezero-voltageswitchingoveralmostalargeloadrange,anditsefficiencyreachesupto91.19％whenk=0.25.
作者：李争 唐明磊 解波 朱乙丁 孙鹤旭 Author：LiZheng TangMinglei XieBo ZhuYiding SunHexu
作者单位：河北科技大学电气工程学院石家庄050018;燕山大学电气工程学院秦皇岛066004河北科技大学电气工程学院石家庄050018
刊名：电工技术学报 ISTICEIPKU
Journal：TransactionsofChinaElectrotechnicalSociety
年，卷(期)：2024, 39(12)
分类号：TM724
关键词：动态无线电能传输(DWPT) 零电压开关角(ZVSA) 动态电容补偿矩阵(DCCM) 频率跟踪
Keywords：Dynamicwirelesspowertransfer(DWPT) zerovoltageswitchangle(ZVSA) dynamiccapacitancecompensationmatrix(DCCM) frequencytracking
机标分类号：TM724TM464TN953.5
在线出版日期：2024年7月19日
基金项目：国家自然科学基金，国家自然科学基金，河北省自然科学基金资助项目无线电能传输零电压开关角跟踪和动态电容补偿矩阵复合控制策略[
期刊论文] 电工技术学报--2024, 39(12)李争 唐明磊 解波 朱乙丁 孙鹤旭为了保证动态无线电能传输(DWPT)系统工作于较高的电能传输效率和传输功率,减小由于系统参数变化导致的传输功率和传输效率的下降.该文提出一种零电压开关角(ZVSA)跟踪和动态电容补偿矩阵(DCCM)相结合的无线电能传输系统...参考文献和引证文献
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