重庆理工大学研究者提出一种高抗偏移偏转的无线电能传输系统
采用无线电能传输（WPT）方式的电动汽车充电系统无需线缆连接充电设备和车体，不存在接触损耗、积尘和机械磨损等问题，充电模式更加便捷、安全、灵活，可适应恶劣环境，故电动汽车无线充电系统受到了国内外专家学者的高度关注。
电动汽车静态无线充电过程中，发射机构与接收机构不可避免地出现偏移偏转的错位情况，这种错位会导致发收机构耦合系数和充电能效性的急剧下降。因此，提高耦合机构的抗偏移偏转性能，同时保证接收机构拾取功率的稳定性是电动汽车静态无线电能传输系统待解决的关键问题。
现有文献为了提高静态无线电能传输系统的抗偏移能力，主要采用了两种方式：调整耦合线圈绕制形式、采用复合型补偿拓扑。综合现有两种抗偏移提升方式的特点并针对其存在的局限性，重庆理工大学电气与电子工程学院的谢诗云、杨奕、李恋等学者，提出了一种基于双极性耦合磁场调控的高抗偏移偏转无线电能传输系统。
图1 调控流程
该系统发射机构采用双层正交DD（DQDD）线圈，接收机构采用OLDD线圈。DQDD线圈由双层正交排列的两对解耦DD线圈组成，其激发的磁场分布通过两组DD线圈激励电流的幅值及相位来进行调控；接收机构OLDD线圈借助切换开关可变换为单极性CP线圈，从而改变接收机构可拾取的磁场极性。
图2 实验样机
表1 五种位置下实验样机的功率及效率
研究者构建了基于双路逆变器-单路整流器的LCC-S补偿网络拓扑，推导了发射机构激励电流恒定且系统输出电压与负载无关的网络参数配置条件；提出了一种将最大耦合系数作为期望目标的磁场调控策略，通过调控发射DQDD线圈的激励电流相位差以及接收OLDD线圈的拾取极性，实现了偏移偏转情况下WPT系统的高能效传输。
他们最后搭建了传输间距为130 mm的1.8 kW实验样机，在±270 mm水平面及±45 °的偏移偏转范围内，系统效率不低于88 %，验证了所提磁耦合机构的传输能效性。相比于目前常用的磁耦合机构，该磁耦合机构具有更强的抗偏移偏转性能。该系统的抗偏移性能及系统效率均高于现行标准的设定值，在电动汽车静态无线充电场合具有良好的应用前景。
本工作成果发表在2023年第18期电工技术学报，论文标题为“基于双极性耦合磁场调控的高抗偏移偏转无线电能传输系统”。
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