中国电工技术学会活动专区
CES Conference
中国电工技术学会活动专区 CES Conference
研究背景 电动汽车双向无线电能传输系统以其便利性和互动性,可适用于未来车联网,对提升未来能源互联网的稳定性和智能性起到重要作用。相比单向系统,双向系统控制自由度多,不同自由度的选取和组合会影响系统中变换器和传输线圈损耗的分布及其大小,进而影响系统的整体效率。因此,如何通过多个控制自由度间的协调组合提升系统整体效率,是双向系统控制的关键性问题。 论文方法及创新点 图1 BWPT系统控制信号和状态量工作波形 表1 变换器开关动作及电流过零点坐标表示 图2 BWPT系统优化运行控制策略 为进一步验证上述分析的正确性,搭建了如图3所示的实验平台。 图3 BWPT系统实验平台 图4展示了充电模式下控制信号和状态量的相位关系。可以看到,原边线圈电流滞后原边变换器输出电压,副边线圈电流同样滞后副边变换器输入电压。对比图4和图1,可以发现两者控制信号和状态量间的相位关系一致,即说明该工况下系统中所有开关管工作在零电压开通状态,实现了变换器优化运行。 图4 变换器控制信号及状态量工作波形(充电模式) 使用功率分析仪WT1800对不同输出功率下,采用文章所提策略和现有策略时,系统整体效率进行测试,结果如图5。 图5 两种控制方案下系统整体运行效率对比 采用文章所提控制策略后,在充、放电模式下,系统整体效率较现有策略均有所提升,且输出功率较小时,这种提升效果更加明显。结合文章中的分析可知,当输出功率较小时,变换器损耗占系统总损耗的比重较大,而实现变换器优化运行有利于减小其开关损耗。随输出功率增加,线圈铜耗增加,同时,变换器损耗比重下降,所提策略和现有策略的系统整体效率呈逐渐接近的趋势。因此,对于宽负载范围运行,所提策略更有利于提高系统整体效率。 结论 文章研究了如何通过双向无线电能传输系统中三个控制自由度的协调组合,对BWPT 系统的运行状态和整体效率进行优化的控制策略。文章首先分析了 BWPT 系统中三个控制自由度对变换器运行状态和线圈间传输效率的影响,得到了实现系统优化运行的约束条件,在此基础上,推导了一套系统整体效率的估算方法,并提出了一种实现 BWPT 系统效率优化的多自由度组合控制策略。仿真和实验结果证实了理论分析的正确性和所提方法的有效性。 引用本文 刘方,陈凯楠,蒋烨,赵争鸣. 双向无线电能传输系统效率优化控制策略研究[J]. 电工技术学报, 2019, 34(5): 891-901. Liu Fang, Chen Kainan, Jiang Ye, Zhao Zhengming. Research on the Overall Efficiency Optimization of the Bidirectional Wireless Power Transfer System. Transactions of China Electrotechnical Society, 2019, 34(5): 891-901. DOI: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.180143 |
|