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基于準Z源變換的無線充電系統電磁屏蔽研究

來源：電工電氣發布時間：2024-05-08 14:08瀏覽次數：74

基于準Z源變換的無線充電系統電磁屏蔽研究

張學毅，張賽，易文靜，任立權，李斌

(湖南工業大學電氣與信息工程學院，湖南株洲 412000)

摘要：在無線電能傳輸系統中，線圈結構參數對系統的傳輸效率以及漏磁影響很大，且對于傳統橋式逆變電路，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壓能力。以有源磁屏蔽結構為基礎，提出了一種基于準 Z 源逆變的有源屏蔽線圈結構，通過多目標粒子群算法分析了在低漏磁和高傳輸效率的雙目標下的線圈結構參數；根據得到的線圈參數，研制了一套基于準 Z 源逆變的有源屏蔽線圈結構的無線充電系統。經 MATLAB/Simulink 仿真表明，在輸出功率恒定為 3.7 kW 時，系統傳輸效率能夠達到98.5%，優化后的漏磁相比于優化前下降了55.1%。

關鍵詞： 電動汽車；準Z 源；電磁屏蔽；多目標粒子群算法

中圖分類號：TM724 文獻標識碼：A 文章編號：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

[1] 黃學良，譚林林，陳中，等. 無線電能傳輸技術研究與應用綜述[J] . 電工技術學報，2013，28(10) ：1-11.

[2] 范興明，莫小勇，張鑫. 無線電能傳輸技術的研究現狀與應用[J] . 中國電機工程學報，2015，35(10) ：2584-2600.

[3] 仲崇德，朱武，張樂. 諧振耦合式無線電能傳輸系統諧振線圈的優化設計[J] . 電測與儀表，2017，54(21) ：116-121.

[4] 楊慶新，章鵬程，祝麗花，等. 無線電能傳輸技術的關鍵基礎與技術瓶頸問題[J] . 電工技術學報，2015，30(5) ：1-8．

[5] 張獻，韓大穩，楊慶新，等. 一種從能量傳遞角度出發的 DLCC-WPT 系統參數設計方法[J]. 中國電機工程學報，2022，42(3) ：1134-1144．

[6] 蘇玉剛，侯信宇，戴欣. 磁耦合無線電能傳輸系統異物檢測技術綜述[J] . 中國電機工程學報，2021，41(2) ：715-727．

[7] 王懿杰，陸凱興，姚友素，等. 具有強抗偏移性能的電動汽車用無線電能傳輸系統[J] . 中國電機工程學報，2019，39(13) ：3907-3916．

[8] 張獻，陳志鑫，沙琳，等. 基于三參數表征電動汽車無線充電系統互操作性評價方法研究[J]. 中國電機工程學報，2022，42(4) ：1569-1581．

[9] 馮天旭，孫躍，王智慧，等. 基于環形偶極組合式線圈及三維旋轉磁場的全角度偏移適應性WPT 系統[J].中國電機工程學報，2022，42(16) ：6104-6115.

[10] 王振亞，王學梅，張波，等. 電動汽車無線充電技術的研究進展[J]. 電源學報，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.

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