實(shí)驗(yàn)名稱:

功率放大器在電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)無(wú)線電能傳輸阻抗匹配研究中的應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?

針對(duì)電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)無(wú)線充電過(guò)程中的系統(tǒng)失配問(wèn)題，重點(diǎn)分析失配原因以及重新恢復(fù)匹配條件，將一種具有自適應(yīng)調(diào)節(jié)能力的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)嵌入二次回路，使電動(dòng)汽車能夠根據(jù)當(dāng)前工況進(jìn)行自適應(yīng)阻抗匹配調(diào)整，在工況變化的情況下穩(wěn)定傳輸效率。

實(shí)驗(yàn)設(shè)備:

ATA-3040功率放大器、信號(hào)發(fā)生器、發(fā)射線圈、接收線圈、整流橋、DC/DC及負(fù)載電阻、示波器、LCR阻抗分析儀、泰克差分電壓探頭、電流探頭等。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程:

電網(wǎng)電能經(jīng)過(guò)整流高頻逆變后通過(guò)發(fā)射線圈產(chǎn)生高頻磁場(chǎng)，當(dāng)接收線圈處于磁場(chǎng)環(huán)境中，便會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，電網(wǎng)電能就會(huì)從一次側(cè)轉(zhuǎn)移到二次側(cè)，二次側(cè)拾取的能量通過(guò)整流器和 DC/DC 調(diào)節(jié)后傳遞給負(fù)載。

電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)無(wú)線充電原理圖

為了驗(yàn)證阻抗匹配方法的可行性，搭建如圖所示的無(wú)線電能傳輸實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

由 WPT的基本工作原理可知，原副線圈需要在高頻的電磁場(chǎng)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)能量交換，所以工頻交流電不能滿足要求，因此具有高頻高功率特性的電源對(duì)無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)至關(guān)重要。

無(wú)線電能傳輸實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

本文實(shí)驗(yàn)采用信號(hào)發(fā)生器+功率放大器構(gòu)成高頻功率電源 ，其中信號(hào)發(fā)生器采用普源最高產(chǎn)生方波、正弦波等標(biāo)準(zhǔn)波形，最大輸出幅值。將信號(hào)發(fā)生器和功率放大器進(jìn)行阻抗匹配調(diào)試后，信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生高頻正弦信號(hào)經(jīng)過(guò)功率放大器等比例放大后驅(qū)動(dòng)線圈工作，產(chǎn)生高頻磁場(chǎng)。

通過(guò)檢測(cè)二次側(cè)電流參數(shù)完成不同距離下耦合系數(shù)估計(jì)，然后根據(jù)不同距離的耦合系數(shù)計(jì)算出最優(yōu)匹配參數(shù)，通過(guò)切換電容陣列串并聯(lián)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了 DWPT 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)阻抗匹配，穩(wěn)定系統(tǒng)傳輸效率。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果:

實(shí)驗(yàn)通過(guò)檢測(cè)二次側(cè)電流參數(shù)完成耦合系數(shù)估計(jì)，根據(jù)當(dāng)前耦合系數(shù)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)二次側(cè)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了 WPT系統(tǒng)動(dòng)態(tài)阻抗匹配，穩(wěn)定系統(tǒng)傳輸效率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：相較于未匹配狀態(tài)，匹配后近距離效率從 66%提升至 90%，遠(yuǎn)距離效率從 10%提升至 68%。驗(yàn)證了理論方法的可行性，該方法可以為電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)無(wú)線電能傳輸?shù)膶?shí)際應(yīng)用提供相關(guān)理論指導(dǎo)。

實(shí)驗(yàn)中用到的ATA-3040功率放大器參數(shù)指標(biāo)：