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基于副边解耦极板的电容式无线电能传输系统拾取端失谐评估
Detuning Estimation of Pickup Loop in Capacitive Wireless Power Transfer System Based on Secondary-side Decoupled Capacitive Coupler
- 电力系统自动化 2024年48卷第3期 页码：142-149
- 作者机构：
西南交通大学电气工程学院，四川省成都市 611756
- 作者简介：
周玮(1990—)，男，通信作者，博士，副研究员，硕士生导师，主要研究方向：无线电能传输技术。E-mail：wzhou@swjtu.edu.cn
郑宇锋(1997—)，男，硕士研究生，主要研究方向：电容式无线电能传输技术。E-mail：zhengyf2020@my.swjtu.edu.cn
陈泽林(1997—)，男，硕士研究生，主要研究方向：电容式无线电能传输技术。E-mail：zelinchen@my.swjtu.edu.cn
- 基金信息：国家自然科学基金联合基金重点项目(U22A20222A);Sichuan Provincial Science and Technology Plan(2021YFH0039);Sichuan Provincial Natural Science Foundation of China(2023NSFSC0001)
DOI：10.7500/AEPS20230515003
中图分类号：收稿：2023-05-15，
修回：2023-09-12，
网络出版：2023-11-06，
纸质出版：2024-02-10
- 稿件说明：
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周玮,郑宇锋,陈泽林等.基于副边解耦极板的电容式无线电能传输系统拾取端失谐评估[J].电力系统自动化,2024,48(3):142-149.
ZHOU Wei,ZHENG Yufeng,CHEN Zelin,et al.Detuning Estimation of Pickup Loop in Capacitive Wireless Power Transfer System Based on Secondary-side Decoupled Capacitive Coupler[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(3):142-149.
周玮,郑宇锋,陈泽林等.基于副边解耦极板的电容式无线电能传输系统拾取端失谐评估[J].电力系统自动化,2024,48(3):142-149. DOI： 10.7500/AEPS20230515003.
ZHOU Wei,ZHENG Yufeng,CHEN Zelin,et al.Detuning Estimation of Pickup Loop in Capacitive Wireless Power Transfer System Based on Secondary-side Decoupled Capacitive Coupler[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(3):142-149. DOI： 10.7500/AEPS20230515003.
摘要
对于电容式无线电能传输(CWPT)系统，准确评估拾取端回路的失谐程度是维持系统谐振稳定的前提。然而，由于系统拾取端的感应电压无法被直接观测，难以通过测量感应电压和回路电流间的相位差来评估拾取端回路的失谐程度。文中提出一种能够间接测量拾取端感应电压相位信息，评估拾取端回路失谐程度的CWPT系统。基于Z参数建立三端口CWPT系统的数学模型和等效电路，并依托该模型提出一种基于副边解耦极板的耦合机构。分析在感应电压测量和失谐程度评估过程中存在的误差，提出拾取端回路失谐程度的评估校正方法。搭建了带有副边解耦极板的CWPT系统原理样机，实验结果表明，拾取端谐振时的失谐程度评估误差不超过1 Ω，拾取端感性/容性失谐时的失谐程度评估误差分别小于2%和5%。
Abstract
For the capacitive wireless power transfer (CWPT) system
the accurate estimation of the pickup detuning degree is the premise for the system to maintain resonance. However
because the induced voltage at the pickup loop of the system cannot be directly observed
it is difficult to estimate the detuning degree of the pickup loop by measuring the phase difference between the induced voltage and the loop current. A CWPT system for indirectly measuring the phase information of the induced voltage at the pickup loop is presented and the detuning degree of the pickup loop is evaluated. Based on the Z parameters
the mathematical model and equivalent circuit of the three-port CWPT system are established. Based on the model
a secondary-side decoupled capacitive coupler is proposed. The errors in the measurement of induced voltage and the estimation of detuning degree are analyzed
and the correction method for the detuning degree of the pickup loop is proposed. A prototype of the proposed CWPT system with secondary-side decoupled coupler is constructed. Experimental results indicate that the estimation error of the detuning degree shall not exceed 1 Ω when the pickup fully tunes
and the estimation error of the detuning degree under the inductive detuning and capacitive detuning conditions shall be less than 2% and 5%
respectively.
关键词
Keywords
references
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