DOC《论文》

f为流过导线电流的频率;

Ns为李兹的股数;

Ds为单股导线的直径;

Dw为李兹线的直径;

K为取决于股数Ns的交流阻抗系数. 故可得耦合机构的铜损模型为: (12) 其中,Ip、Is分别为原边、副边线圈电流的均方根值;

Rp、Rs分别为原边、副边线圈的高频内阻. 2.4 其他损耗 无线电能传输系统的其他损耗主要包括由涡电流引起的损耗和高频辐射损耗.根据天线原理,当系统工作在高频状态时,波长较短,这时各种器件可以等效为小的天线从而产生电磁辐射.通常情况下,在谐振式无线电能传输的频率段(10~200kHz),该部分损耗比较小,记为Pother.

3 实验验证 为验证损耗模型的有效性与精确性,搭建如图1所示的实验装置,实验有关参数为:输入直流电压Edc=310V,直流电感Ldc =6mH,直流电感内阻Rdc =0.2?,原边发射线圈电感LP=118μH,原边发射线圈直流内阻Rp(dc) =0.013?,副边拾取线圈电感Ls =572μH,副边拾取线圈直流内阻Rs(dc) =0.15?,负载RL=60 ?,互感M=73.1μH.驱动采用IR公司的自举驱动芯片IR2213(Cg=1000pF),开关管采用FAIRCHILD公司的FGA25N120,整流二极管采用IXYS公司的快恢复二极管DSEI 120-12A,谐振电容采用多个并联的方式以减小其ESR.采用Ns=6000匝,Ds=0.1mm,Dw=7mm的李兹线绕制耦合机构,可得耦合机构高频内阻计算公式为Rac=Rdc(0.003?2+0.808),其中f单位为kHz. 通过改变原边谐振电容Cp的值,分别测试系统工作在软开关频率(15.97kHz、23.55kHz和37.73kHz)时的损耗,测得的相关数据如表1所示.通过查询器件手册可得整流二极管的相关参数为:UF=0.7V,UFR=10V,trs=40ns,Kf =0.8,IR=1mA,tfs=0.75μs. 经过计算可得,各工作频率下的损耗组成如图3所示,其中与实验数据的误差部分由未量化计算的其他损耗(涡流损耗和辐射损耗)Pother构成. 表1 测试数据 名称 15.97k下测试的值 23.55k下测试的值 37.73k下测试的值 输入电流Idc/A 2.12 2.62 0.83 原边激磁电流Ip(均方根值) /A 28.8 20.9 14.2 副边线圈电流Is(均方根值) /A 3.43 3.66 2.13 输出电压Uo/V

192 215

116 开关管通态压降Uce/V

18 20

16 二极管电流ID/A 3.2 3.5 1.9 总损耗Ploss/W 42.8 41.78 33.03 (a)15.97kHz时(b)23.55kHz时(c)37.73kHz时图3 损耗组成 由图3可见,系统中损耗主要发生在逆变器损耗和原边耦合机构的内阻损耗上.而随着系统工作频率的........