實驗名稱:

功率放大器在電動汽車動態(tài)無線電能傳輸阻抗匹配研究中的應(yīng)用

實驗?zāi)康?

針對電動汽車動態(tài)無線充電過程中的系統(tǒng)失配問題，重點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。

實驗設(shè)備:

ATA-3040功率放大器、信號發(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。

實驗過程:

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

電動汽車動態(tài)無線充電原理圖

為了驗證阻抗匹配方法的可行性，搭建如圖所示的無線電能傳輸實驗平臺。

由 WPT的基本工作原理可知，原副線圈需要在高頻的電磁場環(huán)境中實現(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無線電能傳輸系統(tǒng)至關(guān)重要。

無線電能傳輸實驗平臺

本文實驗采用信號發(fā)生器+功率放大器構(gòu)成高頻功率電源 ，其中信號發(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。將信號發(fā)生器和功率放大器進(jìn)行阻抗匹配調(diào)試后，信號發(fā)生器產(chǎn)生高頻正弦信號經(jīng)過功率放大器等比例放大后驅(qū)動線圈工作，產(chǎn)生高頻磁場。

通過檢測二次側(cè)電流參數(shù)完成不同距離下耦合系數(shù)估計，然后根據(jù)不同距離的耦合系數(shù)計算出最優(yōu)匹配參數(shù)，通過切換電容陣列串并聯(lián)關(guān)系，實現(xiàn)了 DWPT 系統(tǒng)動態(tài)阻抗匹配，穩(wěn)定系統(tǒng)傳輸效率。

實驗結(jié)果:

實驗通過檢測二次側(cè)電流參數(shù)完成耦合系數(shù)估計，根據(jù)當(dāng)前耦合系數(shù)實時調(diào)節(jié)二次側(cè)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了 WPT系統(tǒng)動態(tài)阻抗匹配，穩(wěn)定系統(tǒng)傳輸效率。實驗結(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%。驗證了理論方法的可行性，該方法可以為電動汽車動態(tài)無線電能傳輸?shù)膶嶋H應(yīng)用提供相關(guān)理論指導(dǎo)。

實驗中用到的ATA-3040功率放大器參數(shù)指標(biāo)：