《电工技术学报》：无线电能传输领域最新优文推荐｜2024年1月-电工技术未来发展趋势分析

发布：2024-01-30 12:58:31 作者：广东电工网点击：

《电工技术学报》是中国电工技术学会主办的电气工程领域综合性学术期刊，报道基础理论研究、工程应用等方面具有国际和国内领先水平的学术及科研成果。中国工程院院士马伟明任《学报》编委会主任，兼《学报》。

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电动汽车直流充电系统LLC谐振变换器软开关电压边界分析

：丁超,李勇,姜利,万江湖,刘芳

摘要：LLC谐振变换器以其优异的性能被广泛应用于电动汽车直流充电领域。针对电动汽车宽输出电压范围、高转换效率的充电需求,该文对直流充电模块后级全桥LLC谐振变换器软开关运行的输出电压边界进行了分析。零电压开通（ZVS）上边界处,变压器励磁电感参与谐振,其二次侧等效峰值电压与负载电压广东电工网相等,整流二极管临界导通;ZVS下边界处，谐振电流与谐振腔的输入电压同时过零，LLC谐振变换器运行于临界感性区间。该文利用时域分析法详细分析了变换器ZVS上下边界处的工作状态,计算出变换器软开关运行所允许的输出电压范围,揭示了变换器的软开关特性与工作频率、谐振参数之间的关系,为变换器的参数设计和变频控制提供了理论指导。最后,通过仿真和实验对理论分析进行了验证。

引用本文：丁超,李勇,姜利,万江湖,刘芳.电动汽车直流充电系统LLC谐振变换器软开关电压边界分析[J].电工技术学报,2024,37(1):3-11.丁超,李勇,江 Li,万江虎,刘芳.电动汽车直流充电系统LLC谐振变换器软开关电压边界分广东电工网析.电工技术学报,2024,37(1):3-11.

智慧城市车-站-网一体化运行关键技术研究综述及展望

：王海鑫,袁佳慧,陈哲,马一鸣,董鹤楠,苑舜, 杨俊友

摘要：随着城市绿色化交通发展,优化调控集群电动汽车（EVs）参与配电网需求响应已成为一种趋势,并逐渐形成了智慧城市车-站-网一体化运行架构。在该背景下,该文结合负荷需求时空分布预测、"站-网"协同布局与管理、"站-车"有序引导策略、"车-网"互动响应四个领域最新研究成果,系统评述车-站-网一体化运行现状及进展。首先,解析EV充电需求规律,归纳充电负荷与交通负荷预测方法的优势与局限性;其次,从"站-网"协同层面综述充电设施网络布局及V2G技广东电工网术相关研究;再次,探讨交通-电力耦合网络模型下EV有序引导所涉及路径规划及定价机制问题;然后,围绕EV可调度能力评估、配电网可靠性及经济性等方面探讨"车-网"互动响应技术,并介绍相关应用示范;最后,总结车-站-网一体化运行架构中存在的问题与挑战,并做出展望。

引用本文：王海鑫,袁佳慧,陈哲,马一鸣,董鹤楠,苑舜,杨俊友.智慧城市车-站-网一体化运行关键技术研究综述及展望[J].电工技术学报,2024,37(1):112-132.王海欣,袁家辉,陈喆,马一鸣,董河南,袁顺,杨俊友.智慧城市车-站-网一体化运营关键技术综述与展望电工技术学报,2024,37(1):112-132.

无线电能传输系统异物广东电工网检测技术研究综述

：张献,邢子瑶,薛明,杨庆新,孙于

摘要：近几年,无线电能传输技术发展迅猛,使用过程中安全性要求越来越高。由于其结构上存在耦合气隙,在工作时不可避免地会介入异物。金属异物及生物体异物的介入使系统偏离正常工作点甚至引发安全事故,因此异物检测（FOD）技术受到广泛关注。该文首先系统地阐述当前国内外无线电能传输系统异物检测技术的相关标准,并进一步指出当前检测标准存在的问题;其次将目前涌现的异物检测技术划分为辅助线圈异物检测技术、系统参数异物检测技术和传感器异物检测技术三大类别,针对每一类技术,分别分析其基本原理、解决的技术问题及检测类别,并对比三类检测技术的特性;最后进一步指出异物广东电工网检测技术亟待解决的问题,为异物检测技术未来的研究提供方向。

引用本文：张献,邢子瑶,薛明,杨庆新,孙于.无线电能传输系统异物检测技术研究综述[J].电工技术学报,2024,37(4): 793-807.张贤,邢子尧,薛明,杨庆新,孙宇.无线电力传输系统中异物检测概述.电工技术学报,2024,37(4):793-807.

电场耦合式无线电能传输技术的发展现状

：于宙,肖文勋,张波,丘东元

摘要：电场耦合式无线电能传输(ECPT)是一种通过金属极板之间的耦合电容实现能量无线传输的技术,以其良好的传能特性、不产生涡流、成本低、损耗低等优点获得了广泛的关注,成为当下无线电能传输研究的一个热点。该文首先介绍广东电工网ECPT技术的发展历程和基本原理;然后对近年来国内外ECPT技术的研究成果进行分析和系统综述，具体论述ECPT的耦合机构、电路结构、系统控制、电磁安全、电场与磁场混合耦合等方面的各种技术的特性、改进过程、适用场合和存在的问题，并总结了适用于不同应用场景的ECPT技术;最后对未来研究方向进行展望。

引用本文：于宙,肖文勋,张波,丘东元.电场耦合式无线电能传输技术的发展现状[J].电工技术学报,2024,37(5): 1051-1069.于周,肖文勋,张波,邱东元.电场耦合无线电能传输技术发展现状.电工技术学报,2024,37(5):1051-1069.

多负载磁耦合无线电能传输系统的拓扑发展和分析

作广东电工网者：孙淑彬,张波,李建国,疏许健,荣超

摘要：近年来,多负载磁耦合无线电能传输技术已成为一个研究热点,其中系统拓扑是一个关键的研究内容,决定了该技术是否能够满足不同应用场景的需求,为此该文对多负载磁耦合无线电能传输系统拓扑进行梳理和分析。首先,将多负载磁耦合无线电能传输系统拓扑进行分类,进而对单电容补偿型、高阶阻抗匹配型、多米诺结构型和多通道型等拓扑进行分析;接着,根据电源和发射线圈数量、补偿网络类型、系统构造方式和功率传输方法,分别介绍主要类型拓扑的工作原理、优缺点或适用场合;最后,提出多负载磁耦合无线电能传输系统拓扑所面临的问题,并展望了未来发展趋势。

引用本文：孙淑彬,张波,李建国,疏许健,广东电工网荣超.多负载磁耦合无线电能传输系统的拓扑发展和分析[J]. 电工技术学报,2024,37(8): 1885-1903.Sun Shubin,Zhang Bo,Li Jianguo,Shu Xujian,Rong Chao,Analysis and Development on Topologies of Multi-Load Magnetic-Coupling Wireless Power Transfer System.Transactions of China Electrotechnical Society,2024,37(8):1885-1903.

基于正交磁场的无线能量和数据协同传输技广东电工网术

：姚友素,唐程雄,王懿杰,刘晓胜,徐殿国

摘要：该文提出一种新型的无线能量和数据协同传输方案,通过采用基于平面方形线圈和DD线圈的正交磁耦合机构,降低交叉干扰,拓展设计自由度,简化电路分析。提出基于有限元仿真的正交磁耦合机构优化设计方法,阐明能量传输和数据传输交叉干扰小的原因,研究能量和数据传输特性。为验证理论分析，搭建一个传输距离为130mm、磁耦合机构（包括能量线圈和数据线圈）外尺寸为120mm×120mm×15mm、输出功率为47W的样机，样机效率可达68.4%，数据传输速率为1.0Mbit/s。通过对比数据单独传输及能量和数据协同传输时的波形,证明能量传输和数据传输干扰可忽略。

引用广东电工网本文：姚友素,唐程雄,王懿杰,刘晓胜,徐殿国.基于正交磁场的无线能量和数据协同传输技术[J].电工技术学报,2024,37(8): 1875-1884. 姚友素,唐成雄,王一杰,刘晓生,徐殿国.基于正交磁场的无线电源和数据传输.电工技术学报,2024,37(8):1875-1884.

轨道交通350kW大功率无线电能传输系统研究

：陈凯楠,蒋烨,檀添,林秋琼,李剑超,赵争鸣

摘要：无线电能传输（WPT）技术应用于轨道交通领域，可解决传统接触式供电在安全性、可靠性和经济性等方面的问题。但相比于当前主流WPT研究,该应用场景所涉及的功率大、系统复杂、实现难度较高,且在运动、机械等方面亦具有自身特征,广东电工网存在诸多关键技术问题有待解决。该文从拓扑架构、磁耦合机构、系统建模与参数优化、控制策略等方面对其开展研究,取得了若干阶段性成果,并基于此研发350kW轨道交通无线充电系统样机,在功率传输能力、系统效率、输出特性等方面均取得了较好的效果。该文将从这一系统入手,对大功率轨道交通WPT的关键技术和实现方案进行阐述和探讨,力求为大功率WPT技术的发展及其在轨道交通中的应用提供助力。

引用本文：陈凯楠,蒋烨,檀添,林秋琼,李剑超,赵争鸣.轨道交通350kW大功率无线电能传输系统研究[J].电工技术学报,2024,37(10):2411-2421. 陈凯南,江烨,谭田,林秋琼,李建超,赵正明.轨道交通用35广东电工网0kW大功率无线电能传输系统研究.电工技术学报,2024,37(10):2411-2421.

水下具有旋转耦合机构的电场耦合无线电能传输系统及参数优化方法

：苏玉刚,钱林俊,刘哲,邓仁为,孙跃

摘要：现有水下环境的电场耦合式无线电能传输（EC-WPT）系统耦合机构大多采用平板式，无法适用于水下旋转场合无线供电应用场景。针对以上问题,提出一种水下具有旋转耦合机构的EC-WPT系统,给出耦合机构绝缘层相对介电常数和厚度对耦合电容的影响规律和绝缘层材料及厚度的选取方法,并建立耦合机构模型;以双侧LC补偿的EC-WPT系统为例，建立该系统的等效电路模型，以系统输出功率和传输效率为优化目标，将抗偏移性作为广东电工网约束条件之一，给出基于第二代非支配排序遗传算法（NSGA-II）的多约束多目标优化方法;通过LT-Spice仿真验证了参数优化方法的可行性和有效性;实验中搭建具有水下旋转耦合机构的EC-WPT系统样机，实现311W的功率传输，效率为87.4%，系统具有良好的抗偏移性。实验比较了水下和空气中的能量传输性能,在耦合机构及参数优化方法相同的情况下,系统在水下的输出功率比空气中高约2倍,并且在水下的抗偏移性优于空气环境。

引用本文：苏玉刚,钱林俊,刘哲,邓仁为,孙跃.水下具有旋转耦合机构的电场耦合无线电能传输系统及参数优化方法[J].电工技术学报,2024,37(10):2399-2410.苏玉刚,钱林广东电工网军,刘哲,邓仁伟,孙悦.基于旋转耦合器的水下电场耦合无线电能传输系统及参数优化方法.电工技术学报,2024,37(10):2399-2410.

近场磁耦合无线电能与信息同步传输技术的发展(下篇):电路拓扑

：李建国,张波,荣超

摘要：近场磁耦合无线电能传输(WPT)近十年以来已取得长足发展，在日常生活中WPT技术随处可见。实际工程应用中稳定可靠的WPT系统的电能发射端与接收端之间不仅需要建立能量传输通道，同时也需要建立数据通信链路以实现闭环控制和信息交互，故实际为电能与信息同步传输(SWPIT)系统。SWPIT系统可在已有磁耦合WPT电路拓扑的基础上，通过添加信息调制与解调电路实现传能与通信。该广东电工网文回顾了近场磁耦合无线电能与信息同步传输技术中电路拓扑的发展,针对电路拓扑、信道优化等问题进行分析和归纳,最后展望了SWPIT系统的应用前景与发展趋势。

引用本文：李建国,张波,荣超.近场磁耦合无线电能与信息同步传输技术的发展(下篇):电路拓扑[J].电工技术学报,2024,37(16): 3989-4003. 李建国,张波,荣超.通过近场磁链路同时进行无线电源和信息传输的概述(第二部分):电路拓扑.电工技术学报,2024,37(16):3989-4003.

基于双边LCL变补偿参数谐振式无线充电系统的研究与分析

：王党树,董振,古东明,仪家安,栾哲哲,王新霞

摘要：为了解决无线充电中恒流充电模式广东电工网向恒压充电模式切换过程复杂、控制电路设计难度系数高的问题,该文基于双边LCL拓扑设计一种变补偿参数的磁耦合谐振式无线充电系统,该系统仅需投切副边额外增加的电感即可完成恒流充电向恒压充电的平滑转换,省去原、副边之间的通信,降低控制电路设计的复杂性,提高无线充电系统整体的效率和稳定性。该文首先对双边LCL变补偿拓扑进行理论分析,推导得到系统原边恒流、副边恒流恒压的条件;然后通过对系统恒流向恒压切换过程进行瞬态分析,实现切换的平滑过渡;最后对所设计的无线充电系统进行仿真与实验验证。结果表明：该系统可以实现恒流向恒压的平滑切换,且在恒流3A和恒压60V的充电条件下充电电流偏差和充电电压偏差较低,分别为广东电工网1.65%和1.8%,均满足电池充电要求;并在恒压充电模式下,系统副边谐振网络输出电流波形得到明显改善,波形畸变率由15.43%降到1.24%。

引用本文：王党树,董振,古东明,仪家安,栾哲哲,王新霞.基于双边LCL变补偿参数谐振式无线充电系统的研究与分析[J].电工技术学报,2024,37(16):4019-4028.王当书,董震,顾东明,易佳安,栾哲哲,王新霞.基于双边LCL可变补偿参数的谐振无线充电系统研究与分析.电工技术学报,2024,37(16):4019-4028.

电动车智慧无线电能传输云网

：杨庆新,张献,章鹏程

摘要：无线电能传输将是未来智能网联、无人驾驶、共享化电动车的必然选择广东电工网。该文提出电动车智慧无线电能传输云网的概念、意义和构建中的关键问题及实现路径。将具有无线电能双向传输功能的电动车网和桩网通过云平台（即"两网一云"）进行智慧融合,实现各参与要素间的便捷、高效、协同运行以及资源优化匹配。电动车智慧无线电能传输云网的建立,将极大推进电动车智能网联化、无人驾驶和共享化以及电能的车网智慧交互,使交通出行模式和新能源电力储馈方式发生变革,真正满足人们对轻松自由并安全出行的美好追求,助力碳中和目标的实现。

引用本文：杨庆新,张献,章鹏程.电动车智慧无线电能传输云网[J].电工技术学报,2024,38(1):1-12. 杨庆新,张贤,张鹏程.电动汽车智能无线电能传输云网络.电广东电工网工技术学报,2024,38(1):1-12.

基于毫米波雷达的电动汽车无线充电运动异物检测与跟踪

：田勇,杨昊,胡超,田劲东

摘要：电动汽车无线充电系统的一次线圈和二次线圈之间存在大空间气隙以及高强度磁场,可能对进入充电区域的生物体造成电磁伤害。因此,系统需要配备可靠、灵敏的生物体检测装置,以便在生物体侵入保护区域时及时降低或关闭充电功率。该文研究一种基于77GHz毫米波雷达并结合卡尔曼滤波和数据关联算法的运动异物检测方法,首先通过调频连续波雷达测量运动异物的速度、距离和角度;其次融合卡尔曼滤波、目标聚类和数据关联算法实现多目标运动异物的轨迹跟踪。仿真和实验结果表明,该方法能够高精度地测量运动异广东电工网物的位置和速度,并具备相邻多目标检测和跟踪能力。

引用本文：田勇,杨昊,胡超,田劲东.基于毫米波雷达的电动汽车无线充电运动异物检测与跟踪[J].电工技术学报,2024,38(2): 297-308. 田勇,杨浩,胡超,田金东.基于毫米波雷达的电动汽车无线充电运动异物检测与跟踪.电工技术学报,2024,38(2):297-308.

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