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图1 有轨电车混合储能系统无线充电结构
对于HESS在WPT系统中的应用,文献[13]基于多次无线充电并考虑实际应用情况设计了混合储能系统的容量配置,其中超级电容是通过直流变换器直接与电池连接的。文献[14]提出电动汽车的混合储能充电方案及主电池恒流充电的功率控制方法,超级电容同样是通过直流变换器连接到电池上。但是上述文献没有研究效率的优化控制。
本文基于具有恒压输出特性的无线电能传输系统提出了混合储能负载的充电策略。利用HESS和合理的功率分配策略,可以使线圈输出电阻维持在最优负载点,由于补偿拓扑具有二次侧恒压输出的特点,调节输出功率可以维持最优工作点。功率调节环节均在副边实现,避免了原副边的无线通信,同时满足了负载传输功率和系统最优传输效率的要求。
本文首先在系统模型中给出基于HESS负载的WPT电路。根据电路等效模型推导出系统参数的数学关系式,并给出了实现最大效率运行时的最优负载及对应的最优工作点。其次,进行控制策略分析,总结了典型的双边控制方法,并提出本文采用的功率分配方式和控制策略。在实验验证部分,介绍了实验平台,并进行控制策略的实验验证。最后得出本文结论。
总结
本文给出了采用混合储能装置作为无线电能传输系统负载的充电拓扑结构。考虑超级电容采用恒流充电,提出电池在额定功率下吸收剩余功率的分配策略;并基于这种功率分配策略,设计系统控制方式。该控制方式不仅可以实现系统充电功率恒定,而且可以保持系统工作在最高效率点,并且避免了原副边的无线通信,可靠性高。最后,通过实验验证了该控制方法的可行性。
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