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期刊號(hào)： CN32-1800/TM| ISSN1007-3175

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基于準(zhǔn)Z源變換的無(wú)線充電系統(tǒng)電磁屏蔽研究

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基于準(zhǔn)Z源變換的無(wú)線充電系統(tǒng)電磁屏蔽研究

張學(xué)毅，張賽，易文靜，任立權(quán)，李斌
(湖南工業(yè)大學(xué) 電氣與信息工程學(xué)院，湖南 株洲 412000)
 
    摘 要：在無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)中，線圈結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的傳輸效率以及漏磁影響很大，且對(duì)于傳統(tǒng)橋式逆變電路，其提供的電壓只能是母線電壓以下，極大限制了輸出功率能力以及調(diào)壓能力。以有源磁屏蔽結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，提出了一種基于準(zhǔn) Z 源逆變的有源屏蔽線圈結(jié)構(gòu)，通過(guò)多目標(biāo)粒子群算法分析了在低漏磁和高傳輸效率的雙目標(biāo)下的線圈結(jié)構(gòu)參數(shù)；根據(jù)得到的線圈參數(shù)，研制了一套基于準(zhǔn) Z 源逆變的有源屏蔽線圈結(jié)構(gòu)的無(wú)線充電系統(tǒng)。經(jīng) MATLAB/Simulink 仿真表明，在輸出功率恒定為 3.7 kW 時(shí)，系統(tǒng)傳輸效率能夠達(dá)到98.5%，優(yōu)化后的漏磁相比于優(yōu)化前下降了55.1%。
    關(guān)鍵詞： 電動(dòng)汽車；準(zhǔn)Z 源；電磁屏蔽；多目標(biāo)粒子群算法
    中圖分類號(hào)：TM724     文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A     文章編號(hào)：1007-3175(2024)04-0010-07
 
Study on Electromagnetic Shielding of Wireless Charging System
Based on Quasi-Z-Source Transformation
 
ZHANG Xue-yi, ZHANG Sai, YI Wen-jing, REN Li-quan, LI Bin
（College of Electrical and Information Engineering, Hunan University of Technology, Zhuzhou 412000, China）
 
    Abstract: In wireless energy transmission systems, the coil structure parameters have a great impact on the transmission efficiency and magnetic leakage of the system, and for traditional bridge inverter circuits the provided voltage can only be below the bus voltage, which greatly limits the output power capability and voltage regulation capability. In this paper, based on the active magnetic shielding structure,an active shielded coil structure based on quasi-Z-source inverter is proposed, and the coil structure parameters under the dual targets of low magnetic leakage and high transmission efficiency are analyzed by multi-objective particle swarm optimization algorithm. According to the obtained coil parameters, a wireless charging system based on the active shielded coil structure of quasi-Z-source inverter was developed.The system is simulated by MATLAB/Simulink, and the system transmission efficiency is able to reach 98.5% at a constant output power of 3.7 kW and the optimized magnetic leakage is reduced by 55.1% compared with the pre-optimization.
    Key words: electric vehicle; quasi-Z-source; electromagnetic shielding; multi-objective particle swarm optimization algorithm
 
參考文獻(xiàn)
[1] 黃學(xué)良，譚林林，陳中，等. 無(wú)線電能傳輸技術(shù)研究與應(yīng)用綜述[J] . 電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2013，28(10) ：1-11.
[2] 范興明，莫小勇，張?chǎng)? 無(wú)線電能傳輸技術(shù)的研究現(xiàn)狀與應(yīng)用[J] . 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2015，35(10) ：2584-2600.
[3] 仲崇德，朱武，張樂(lè). 諧振耦合式無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)諧振線圈的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J] . 電測(cè)與儀表，2017，54(21) ：116-121.
[4] 楊慶新，章鵬程，祝麗花，等. 無(wú)線電能傳輸技術(shù)的關(guān)鍵基礎(chǔ)與技術(shù)瓶頸問(wèn)題[J] . 電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2015，30(5) ：1-8．
[5] 張獻(xiàn)，韓大穩(wěn)，楊慶新，等. 一種從能量傳遞角度出發(fā)的 DLCC-WPT 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)方法[J]. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2022，42(3) ：1134-1144．
[6] 蘇玉剛，侯信宇，戴欣. 磁耦合無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)異物檢測(cè)技術(shù)綜述[J] . 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2021，41(2) ：715-727．
[7] 王懿杰，陸凱興，姚友素，等. 具有強(qiáng)抗偏移性能的電動(dòng)汽車用無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)[J] . 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2019，39(13) ：3907-3916．
[8] 張獻(xiàn)，陳志鑫，沙琳，等. 基于三參數(shù)表征電動(dòng)汽車無(wú)線充電系統(tǒng)互操作性評(píng)價(jià)方法研究[J]. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2022，42(4) ：1569-1581．
[9] 馮天旭，孫躍，王智慧，等. 基于環(huán)形偶極組合式線圈及三維旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的全角度偏移適應(yīng)性WPT 系統(tǒng)[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2022，42(16) ：6104-6115.
[10] 王振亞，王學(xué)梅，張波，等. 電動(dòng)汽車無(wú)線充電技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 電源學(xué)報(bào)，2014(3) ：27-32.
[11] MOHAMMAD M, HAQUE M S, CHOI S.A litz-wire based passive shield design to limit EMF emission from wireless charging system[C]//2018 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition(ECCE)，2018.
[12] KIM Jiseong, KIM Jonghoon, KONG Sunkyu, et al.Coil design and shielding methods for a magnetic resonant wireless power transfer system[J].Proceedings of the IEEE，2013，101(6) ：1332-1342．
[13] CRUCIANI S, CAMPI T, MARADEI F, et al.Active shielding design for a dynamic wireless power transfer system[C]//2020 International Symposium on Electromagnetic Compatibility-EMC EUROPE，2020.
[14] MENG J X, ZHANG Y W, GUO Y J, et al.Research of active magnetic shielding for wireless power transfer system of electric vehicles[J].Advanced Technology of Electrical Engineering and Energy，2021，40(4) ：44-51.
[15] CAMPI T, CRUCIANI S, MARADEI F, et al.Magnetic field mitigation by multicoil active shielding in electric vehicles equipped with wireless power charging system[J].IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility，2020，62(4) ：1398-1405.
[16] KIM J, SON H, KIM D, et al.Efficiency of magnetic resonance WPT with two off-axis selfresonators[C]//2011 IEEE MTT-S International Microwave Workshop Series on Innovative Wireless Power Transmission:Technologies, Systems, and Applications，2011.