功率放大器在电动汽车动态无线电能传输阻抗匹配研究中的应用

实验名称:

功率放大器在电动汽车动态无线电能传输阻抗匹配研究中的应用

实验目的:

针对电动汽车动态无线充电过程中的系统失配问题，重点分析失配原因以及重新恢复匹配条件，将一种具有自适应调节能力的阻抗匹配网络嵌入二次回路，使电动汽车能够根据当前工况进行自适应阻抗匹配调整，在工况变化的情况下稳定传输效率。

实验设备:

ATA-3040功率放大器、信号发生器、发射线圈、接收线圈、整流桥、DC/DC及负载电阻、示波器、LCR阻抗分析仪、泰克差分电压探头、电流探头等。

实验过程:

电网电能经过整流高频逆变后通过发射线圈产生高频磁场，当接收线圈处于磁场环境中，便会产生感应电流，电网电能就会从一次侧转移到二次侧，二次侧拾取的能量通过整流器和 DC/DC 调节后传递给负载。

电动汽车动态无线充电原理图

为了验证阻抗匹配方法的可行性，搭建如图所示的无线电能传输实验平台。

由 WPT的基本工作原理可知，原副线圈需要在高频的电磁场环境中实现能量交换，所以工频交流电不能满足要求，因此具有高频高功率特性的电源对无线电能传输系统至关重要。

无线电能传输实验平台

本文实验采用信号发生器+功率放大器构成高频功率电源 ，其中信号发生器采用普源最高产生方波、正弦波等标准波形，最大输出幅值。将信号发生器和功率放大器进行阻抗匹配调试后，信号发生器产生高频正弦信号经过功率放大器等比例放大后驱动线圈工作，产生高频磁场。

通过检测二次侧电流参数完成不同距离下耦合系数估计，然后根据不同距离的耦合系数计算出最优匹配参数，通过切换电容阵列串并联关系，实现了 DWPT 系统动态阻抗匹配，稳定系统传输效率。

实验结果:

实验通过检测二次侧电流参数完成耦合系数估计，根据当前耦合系数实时调节二次侧阻抗匹配网络，实现了 WPT系统动态阻抗匹配，稳定系统传输效率。实验结果表明：相较于未匹配状态，匹配后近距离效率从 66%提升至 90%，远距离效率从 10%提升至 68%。验证了理论方法的可行性，该方法可以为电动汽车动态无线电能传输的实际应用提供相关理论指导。

实验中用到的ATA-3040功率放大器参数指标：