双向无线功率传输系统模型(Simulink仿真实现)

本文详细介绍了通过双向AC/DC转换器实现电动汽车V2G服务中的电力传输,探讨了LCL电路的调谐对恒定电流和能量传输的影响。利用Simulink进行了模型搭建和仿真,展示了在500W功率指令下输出电流的跟踪性能。文中还引用了相关学术研究作为参考。

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目录

💥1 概述

📚2 运行结果

2.1 模型搭建

2.2 脉冲信号

2.3 电流、功率信号

🎉3 参考文献

🌈4 Simulink仿真实现


💥1 概述

初级侧转换器通过双向 AC/DC 转换器从电网获取电力,并由直流线电压 $V_{in}$ 供电,而拾波侧被视为连接到电动汽车(EV),代表或从存储在 EV 中的单独直流源 $V_{out}$ 恢复能量。当电动汽车用于 V2G 服务时,AC/DC 转换器调节电网电流,并向电网提供的不仅是有功功率,还有无功功率和谐波。为促进电网和电动汽车之间的双向功率流,初级和拾波电路采用几乎相同的电子元件,包括转换器和由谐振电感器、电容器和电感器组成的 LCL 电路。通过调谐 LCL 网络,初级侧转换器在电感 $L_{pt}$ 中产生恒定电流 $i_{pt}$,通过互感 $M$ 耦合到拾波侧线圈 $L_{st}$ 进行能量传输。

📚2 运行结果

2.1 模型搭建

2.2 脉冲信号

2.3 电流、功率信号

此模型设置的功率指令值为500W,由上图可知,输出侧电流能够准确跟踪功率指令信号。

🎉3 参考文献

文章中一些内容引自网络,会注明出处或引用为参考文献,难免有未尽之处,如有不妥,请随时联系删除。

[1] Neath M J , Madawala U K , Thrimawithana D J .A new controller for bi-directional inductive power transfer systems[C]//Industrial Electronics (ISIE), 2011 IEEE International Symposium on.IEEE, 2011.DOI:10.1109/ISIE.2011.5984457.

[2]周冀龙.基于V2G的无线功率传输变换器研究[D].广西科技大学,2019.

[3]孙敏,戴欣,李艳玲等.双向无线电能传输技术的研究现状[J/OL].中国电机工程学报,1-19[2024-03-03].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.TM.20230913.2140.003.html.

🌈4 Simulink仿真实现

### 双向无线充电在Simulink中的实现 双向无线充电技术允许能量在这两个方向上流动,即可以从源到接收器也可以反过来。为了实现在Simulink中的建模,可以采用基于物理系统的模块化设计思路[^1]。 #### 构建基本模型结构 创建一个基础框架来表示发射端和接收端之间的耦合关系。这通常涉及到LC谐振电路的设计以及互感元件的加入。通过Simscape Electrical库提供的组件能够方便地搭建此类拓扑结构[^2]。 ```matlab % 创建新的空白模型 new_system('Bidirectional_Wireless_Charging_Model'); open_system('Bidirectional_Wireless_Charging_Model'); % 添加必要的电气元件并连接它们形成完整的传输路径 add_block('simscapelib/Electrical/Elements/C', ... 'Bidirectional_Wireless_Charging_Model/Tx_Capacitor',... 'Position',[70,80; 90,80]); ... ``` #### 控制策略开发 对于控制部分来说,需要考虑如何有效地管理功率流向以支持双向操作模式。PID控制器或者其他先进的算法都可以被用来优化性能指标如效率、响应速度等。利用MATLAB/Simulink内置工具箱可以帮助快速原型验证不同方案的效果[^3]。 #### 参数调优与仿真测试 最后,在完成初步构建之后还需要经历一系列细致入微的工作——调整各个子系统内部参数直至达到预期目标;运行多次仿真实验获取可靠的数据用于分析评估整个系统的稳定性和鲁棒性表现[^4]。
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