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F6系统无线电能传输的优化分析

作者:时间:2012-12-22来源:网络收藏

摘要:实现航天器模块之间的电能传输,对未来卫星的设计将产生重要的影响,而无线电能传输技术被认为是F6(分离模块)系统中成熟度最低的技术。采用电流型谐振耦合传输系统,研究了系统的电能传输效率特性,提出了加入电路来改变负载等效阻抗的方法,改善了系统的电能传输效率。
关键词:

0 引言
“分离模块航天器”(F6)英文全称为:Future,Fast,Flexible,Fractionated,Free-Flying Spacecraft United byInformation Exchange,直译为通过信息交换连接的“未来、快速、灵活、分离模块、自由飞行航天器”。分离模块空间系统组成决定了单个分离模块提供的能量不能满足大功率设备的能量消耗,需要无线电能传输模块为其提供能量,因此无线电能传输是分离模块空间系统的重要组成部分,也是分离模块系统功能实现的保障。
在研究无线电能传输机理的基础上,构建系统分析的等效互感模型,对各种谐振拓扑和工作模式下的电能传输系统的传输特性进行了全面分析,给出了一种适用于谐振耦合电能传输系统的分析方法,采用进行优化等效阻抗,从而实现整个系统电能输出的性能的最优化。

1 电流型谐振耦合传输系统
谐振耦合电能传输技术利用了电磁感应理论与松耦合变压器理论,结合了当今最新的电力电子技术与微电子技术,实现了电能的非接触式传输,典型的磁谐振耦合电能传输技术的原理框图如图1所示。系统主要由工频整流滤波电路部分、高频逆变电路部分、磁共振耦合部分、接收线圈的整流及稳压部分、用电设备的供电控制部分等五部分组成。为了减少系统的无功功率容量,提高系统的传输效率,通常对原、副边电感采用谐振补偿的方式来提高系统传输效率,但是采用补偿网络以后系统很容易发生失谐,失谐条件下,很难完成电能的有效传输,原因主要有:线圈内阻、开关损耗、负载阻抗变化等。这些因素在频率较低时对传输效率的影响不明显,但系统高频(MHz)工作时它们的影响却不能忽视。其中,线圈内阻和开关损耗都能改进,负载阻抗的变化则需要通过特定的电路设计来优化。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/175955.htm

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2 基于
在接收电路之后加入整流和Buck-Boost环节,如图2所示。副边接收电压经过电容Cs谐振补偿,再经过整流滤波电路之后,得到直流电U1,该直流电经过Buck-Boost环节后给负载RL供电,其输出电压为Uo。其中,Ropt是谐振网络之后的等效电阻,随着传输距离的改变而变化,R1为整流滤波电路之后的等效电阻,是固定值。

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