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    【我的畢設作品】基于LCC諧振式無線充電系統
    閱讀: 805 |  回復: 11 樓層直達

    2019/07/12 20:07:36
    1
    三太郎
    電源幣:0 | 積分:3 主題帖:1 | 回復帖:4
    LV2
    班長

    QQ截圖20160321155901 【直播回放】技術直播專場-資深大咖“蕭山老壽”話說逆變器..

    QQ截圖20160321155901 內容精選】管理員精心選擇的優質內容 快來討論吧


    小白一枚,第一次寫帖子,如有錯誤,望各位大佬們多多指教!

    本課題是基于LCC諧振式無線充電系統

    系統內容主要包括:

          單相PWM整流器;

          功率調節器;

          高頻逆變器發射裝置;

          磁耦合器部分;

          整流器接收裝置;

    由于系統較為繁瑣,只對系統關鍵部分,即無線傳輸部分進行簡述,PFC和調功部分不再贅述

    本系統采用了基于LCC補償網絡的無線充電拓撲結構,如圖1所示;

                                    如圖1 基于LCC補償網絡的無線充電拓撲結構

                                                   表1是樣機的技術指標

                                                   表2是LCC補償網絡的參數

    磁耦合器仿真

    圖2是 ANSYS有限元仿真軟件模擬仿真磁耦合器的模型,為了減輕重量,鐵氧體并不會鋪滿中間層,而是按照磁通走向,把條狀鐵氧體呈放射狀分布放置,并且在優化中,有目的地增加磁密高的區域的鐵氧體用量。

                                          (a)磁耦合器 3D模型示意圖

                                           (b)磁耦合器發射 /接受端側視圖

                                             圖2 發射線圈及接收線圈仿真模型

    本設計采用LCC補償網絡的方案,該補償網絡具有

    1)恒流源的輸出特性,易于給電池充電,控制簡單,且輸出電流只與輸入電壓和耦合系數K有關;

    2)通過改變系統參數來實現ZVS軟開關,提高開關管的工作效率;

    3)實現原副邊輸入輸出的電流和電壓同相位,具有功率因數校正的功能;

    無線充電的效率一直是關注的的焦點。經由公式推導,效率η 與磁耦合系數和原副邊電感線圈的品質因數有關,因此可以通過提高耦合系數或者提高品質因數來提升系統得傳輸效率。又由于磁耦合系數k在實際工況中是一個較難以改變的參數,所以可以從原副邊電感線圈的品質因數著手來提高傳輸效率,即提升系統的諧振角頻率ω 和降低線圈內阻R。系統頻率的提升必然會帶來系統損耗的增加。目前其開關頻率一般在20kHz-150kHz 之間,考慮到效率和造價成本,折中后諧振頻率設為85kHz。如圖2-3所示為磁耦合器效率曲線,從圖3中可以看出,假定耦合系數為0.15以上,那么在理想狀態下,當線圈的品質因數達到500時,磁耦合器理論上傳輸效率可以到達95%。

                                                   圖3 磁耦合器效率曲線

    主電路仿真

    圖4利用仿真軟件LTspice進一步驗證 LCC 的性能。理論分析只考慮了補償電路對輸入為基波的影響。未考慮高次諧波輸出特性的影響。

                                              圖4 LCC補償網絡的拓撲結構仿真圖

             

                                           圖5  LCC補償網絡的拓撲結構仿真波形圖

    圖5可以看出原副邊的輸入輸出電流電壓同相位,即輸入功率因數接近為1。

    實物展示

    123

                                              圖6 調功電路和高頻逆變發射器PCB

    調功電路主要對接受側電池進行充電調節:恒流、恒壓、涓流。

                                                        圖7 主線圈實物圖

    下圖為500W時的實測仿真波形

                                                 圖8 開關管的驅動和管壓降波形

                                                圖9  輸入諧振網絡的電壓和電流波形

    666

                                            圖10 輸出諧振網絡的電壓和電流波形

    總結:

    由于目前正在調試階段,系統只帶了50%的負載,即500W的功率,效率達到了92%,雖然實現了軟開關,但是開關管的電壓波形在驅動死區處發生嚴重震蕩,致使系統效率下降,在一定程度上削弱的軟開關帶來的效率優勢。以至于在調試中,管子發熱嚴重,功率帶不上去,效率逐漸降低的趨勢。

    最后,如果有喜歡玩大功率無線充電的兄臺,可以與在下一起探討,共同進步  在這里特別感謝璐璐小jiejie(系統不讓寫漢字)的大力支持

    2019/07/13 09:50:34
    2
    電源網-璐璐
    電源幣:1091 | 積分:66 主題帖:240 | 回復帖:1478
    LV10
    司令

    精彩精彩

    2019/07/13 10:07:40
    3
    三太郎
    電源幣:0 | 積分:3 主題帖:1 | 回復帖:4
    LV2
    班長
    嗯哼  后面排版怎么沒跟上隊伍
    2019/07/13 10:13:20
    4
    電源網-璐璐
    電源幣:1091 | 積分:66 主題帖:240 | 回復帖:1478
    LV10
    司令

    哈哈……沒事噠沒事噠 系統不讓你寫漢字  太可愛了哈~

    2019/07/15 12:03:22
    5
    chaos2008
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    LV4
    連長
    這個厲害了
    2019/07/16 11:01:32
    7
    三太郎
    電源幣:0 | 積分:3 主題帖:1 | 回復帖:4
    LV2
    班長
    過獎了
    2019/07/15 14:42:08
    6
    米山人家
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    LV8
    師長

    大功率無線充電是現在非常熱門的前沿技術。

    而且這個貼子中研究程度已經相當深入了。

    2019/07/16 11:04:37
    8
    三太郎
    電源幣:0 | 積分:3 主題帖:1 | 回復帖:4
    LV2
    班長
    師長嚴重了,目前電路中還存在好多問題亟待解決,算是剛入門吧
    2019/07/16 11:25:43
    9
    米山人家
    電源幣:198 | 積分:53 主題帖:9 | 回復帖:609
    LV8
    師長

    你現在遇到的這些問題,包括以后還會遇到什么問題,我都非常清楚,你需要的是時間。

    但是現在做到這個程度,非常難得,是一條很正確的方向。

    我解決這些問題用了差不多十年時間。

    2019/07/16 23:08:10
    10
    gaohq
    電源幣:60 | 積分:5 主題帖:50 | 回復帖:472
    LV8
    師長
    LCC,無線充電,兩個分開來講更好,我只關注LCC
    2019/07/17 15:47:54
    11
    三太郎
    電源幣:0 | 積分:3 主題帖:1 | 回復帖:4
    LV2
    班長
    LCC拓撲結構除了在無線充電上應用,也可以應用在其他領域范疇,我對了LCC的認知也是僅從無線輸電這個層面去了解的,所以就在一起說了 。哈哈
    2019/07/17 18:04:39
    12
    gaohq
    電源幣:60 | 積分:5 主題帖:50 | 回復帖:472
    LV8
    師長

    主要是想看看LCC的幾個關鍵參數是如何計算出來的。

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