【摘 要】
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对于动态无线电能传输(Dynamic Wireless Power Transmission,DWPT)系统来说,随着功率等级的提升,采用长导轨带来的功率损耗不可忽略,同时发射线圈越长,损耗越大,因此DWPT系统一般采用分段式导轨。对于单通道系统来说,如果不加控制电路,当拾取端位于分段式导轨切换域的时候,由于互感的跌落,耦合机构拾取功率会大幅下降,而加控制电路会增加系统的复杂度,同时,大功率系统控
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对于动态无线电能传输(Dynamic Wireless Power Transmission,DWPT)系统来说,随着功率等级的提升,采用长导轨带来的功率损耗不可忽略,同时发射线圈越长,损耗越大,因此DWPT系统一般采用分段式导轨。对于单通道系统来说,如果不加控制电路,当拾取端位于分段式导轨切换域的时候,由于互感的跌落,耦合机构拾取功率会大幅下降,而加控制电路会增加系统的复杂度,同时,大功率系统控制电路更加复杂,很容易受到干扰,导致系统工作不稳定;同时拾取机构偏移会造成系统拾取功率大幅下降,而采用增大发射线圈来增强耦合机构抗偏移性会增大系统损耗,增大耦合机构占地面积,因此,本文针对耦合机构切换域功率跌落严重的问题以及DWPT系统拾取端水平偏移时功率下降严重的问题,提出一种双通道传能耦合机构,通过合理的设计,提升耦合机构在切换域的拾取功率,同时增强拾取机构偏移时的功率拾取能力。对于切换域功率跌落问题,本文在DD(Double D)发射线圈与DD接收线圈的切换域增加一个功率拾取通道,使用矩形发射线圈和矩形拾取线圈传输能量,提升耦合机构拾取功率。在拾取端从进入到离开切换域的过程中,DD拾取机构拾取功率先下降后上升,矩形拾取机构拾取功率先上升后下降,通过合理的参数设计,矩形拾取机构拾取功率大致等于DD拾取机构跌落的拾取功率,使得系统总的拾取功率维持在一个合理的范围,降低系统功率波动。对于拾取机构水平偏移造成的功率跌落问题,本文设计的双通道拾取机构能通过DD发射线圈共同拾取功率,得益于LCC-LCC拓扑的发射线圈恒流特性,矩形拾取线圈与DD发射线圈耦合并拾取功率不会影响DD拾取线圈与DD发射线圈的耦合与能量传输。单通道能量传输系统在拾取机构水平偏移时互感跌落较为严重,造成拾取功率严重下降,而双通道系统得益于矩形拾取线圈在偏移时会增强与DD线圈的耦合,在拾取机构偏移时,减小系统总的功率跌落。本文通过增加功率传输通道,切换域增加矩形发射线圈,在拾取机构沿发射线圈铺设方向前进时以及耦合机构水平偏移时,在DD拾取线圈功率减小的同时,增大矩形拾取线圈拾取功率,减小系统功率跌落。对本文提出的双通道传能耦合机构分别进行仿真以及实验验证,验证其合理性及实用性。实验以及仿真说明本文提出的双通道DWPT系统可以有效提升系统在切换域的拾取功率,同时有效的改善了系统的抗偏移特性。
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