Analyse und Kontrolle des Serien-/Serie-Parallelschaltungskompensators für kontaktlose Energieübertragung

Serien/Serien (S/S) und Serien/Parallelschaltung (S/P) Kompensationen werden häufig in Systemen zur kontaktlosen Energieübertragung eingesetzt. Die induktive Eingangsimpedanz des S/S- kompensierten Wandlers, der an einem Schnittpunkt der Ausgangsspannungsverstärkung arbeitet, beeinträchtigt jedoch die Effizienz des Systems, und die Ausgangsspannung des S/P-kompensierten Wandlers, der bei Resonanzfrequenz arbeitet, ist sehr empfindlich gegenüber Variationen der Transformatorparameter, die durch Änderungen des Luftspalts oder Fehlausrichtungen verursacht werden. Dieser Artikel schlägt eine neuartige Serien/Serie-Parallelschaltung (S/SP) Kompensations-Topologie vor, um sowohl eine hohe Effizienz als auch eine gute Ausgangsregelbarkeit zu erreichen. Die Frequenz- und Zeitbereichsanalysen des vorgeschlagenen Resonanzwandlers werden in diesem Papier durchgeführt. Ähnlich wie bei den konventionellen Resonanzwandlern können sowohl Phasenregelkreis (PLL) Steuerung als auch Festfrequenzsteuerung eingesetzt werden. Ein 60-W-Prototyp mit PLL-Steuerung und ein 1,5-kW-Prototyp mit Festfrequenzsteuerung werden gebaut, um die theoretische Analyse zu überprüfen. Um den Vergleich der Spannungsverstärkung vom Eingang zum Ausgang durchzuführen, wird auch ein S/P-kompensierter Wandler hergestellt. Experimentelle Ergebnisse bestätigen die Wirksamkeit der vorgeschlagenen Kompensationsmethode. Die Effizienz des gefertigten S/SP-Prototyps erreicht 95,2 % bei einer Ausgangsleistung von 1,5 kW mit einem 10 cm langen Luftspalt zwischen den Wicklungen.