每日文献【2020|006】用于动态无线供电系统的双输出逆变器

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概 述

提出了一种适用于动态无线供电（DWPT）系统的双输出逆变器。该逆变器可以产生两路相同的输出，用以驱动两段发射导轨（线圈）。该文首先介绍了逆变器的拓扑结构和工作原理，然后分析了逆变器输出电压增益、系统输出功率以及开关器件应力和软开关工作特性，并进行了实验验证。理论分析和实验结果表明基于该文所提逆变器的DWPT 系统可以在拾取线圈移动过程中一直保持较高的传输效率，且最大效率为90%以上。同时，系统具有较快的动态响应速度，完全可以满足一般DWPT 系统的要求。

 

磁耦合无线电能传输（Magnetic Coupling Wireless Power Transfer, MC-WPT）技术是基于电磁感应耦合原理实现一定距离的非接触式能量传输。近年来，MC-WPT 技术开始逐渐应用于移动式负载（如电动车行进中无线充电、物流系统搬运小车、仓储系统传输机构、变电站巡检机器人等），即动态无线供电（Dynamic Wireless Power Transfer, DWPT）系统。

 

在动态无线电供电系统中，有全程单导轨供电模式和分段导轨供电模式，分段导轨供电模式有两种变换器驱动模式：单变换器驱动模式和多变换器驱动模式。

全程单导轨供电模式

分段导轨供电模式

 

本文在Boost 半桥逆变器的基础上，提出一种适用于DWPT 系统的双输出逆变器。相比于多变换器驱动模式，该逆变器可以产生两路相同的输出，用以驱动两段发射导轨，从而减少逆变器的数量，并简化系统控制。

 

双输出逆变器拓扑结构

拾取线圈后级的负载以电阻R 来代替。M1、M2 和M12为拾取线圈与发射导轨之间的互感以及两个发射导轨之间的交叉互感。

 

工作原理

逆变器在一个工作周期内共有11 个工作模态，各工作模态工作过程如下：

 

结 论

本文提出了一种适用于DWPT 系统的双输出逆变器。该逆变器可以产生两路相同的输出，用以驱动两段发射导轨（线圈），从而减少系统逆变器的数量，并简化系统控制。同时，该逆变器的输出电压增益范围为0～1.39，相比于MC-WPT 系统部分常用逆变器，可以在更少的开关器件下保证电压输出能力，从而进一步减少单个逆变器中开关器件的数量。实验结果显示，基于本文所提双输出逆变器的DWPT 系统可以在拾取线圈移动的过程中一直保持较高的传输效率，且最大传输效率为90%以上。同时，系统具有较快的动态响应速度，完全能够满足一般DWPT 系统的要求。

 

 

文献 |

葛学健，孙跃，唐春森等

用于动态无线供电系统的双输出逆变器

电工技术学报