發(fā)布時間：2022-01-25 02:06

　　針對市場上不少基于電磁感應(yīng)原理制作的電源裝置取電效率低、穩(wěn)定性差、易于損壞的缺點,在此提出一種用于無線電能傳輸?shù)木�路取能方案。首先,在現(xiàn)有電流互感器（CT）取能裝置制作工藝的基礎(chǔ)上,增加對鐵心材質(zhì)、參數(shù)的考慮,選擇鐵心優(yōu)化設(shè)計裝置。同時,將新型GaN晶體管引入電能轉(zhuǎn)換單元中,滿足模塊輕、薄的需求,并增加沖擊、限壓保護功能,以滿足高壓輸電線路電壓、電流條件復(fù)雜多變的需要。再重點探討了GaN器件驅(qū)動特性,完成了隔離變壓器驅(qū)動電路設(shè)計。最終,制作取能樣機并進行實驗驗證。 

【文章來源】：電力電子技術(shù). 2020,54(10)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：3 頁

【部分圖文】：

圖１方案總體設(shè)計??Ｆｉｇ．?１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｏｖｅｒａｌｌ?ｄｅｓｉｇｎ??

一種可用于無線電能傳輸?shù)娜∧苎b置設(shè)計??轉(zhuǎn)換模塊性能。該設(shè)計的電能轉(zhuǎn)換單元由整流濾??波模塊、高頻逆變模塊、驅(qū)動模塊、輔助電源模塊、??控制模塊組成，主要用于獲取經(jīng)ＣＴ取能單元變??換而來的電流信號，并將其轉(zhuǎn)換為高頻方波，其結(jié)??構(gòu)框圖如圖２所示。??圖２電能轉(zhuǎn)換單元結(jié)構(gòu)框圖??Ｆｉｇ．?２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｐｏｗｅｒ?ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ?ｕｎｉｔ??２．３．１?整流濾波電路??輸電線路上的電流變化范圍很大，大到幾百??安培，小到幾安培，ＣＴ取能單元從高壓輸電線路??上取得的工頻交流電是不穩(wěn)定的，不能直接應(yīng)用??于后續(xù)無線電能傳輸系統(tǒng)，因此需要通過整流濾??波電路將接收到的工頻交流轉(zhuǎn)換成可以內(nèi)部應(yīng)用??的直流電。整流濾波電路由兩部分組成：①整流電??路，其作用是將正弦波交流電壓轉(zhuǎn)變成單向的脈??動電壓；②濾波電路，是將單向脈動電壓通過濾波??形成直流電壓。整流濾波電路輸出的直流電壓，是??高頻逆變電路實現(xiàn)穩(wěn)壓逆變輸出的前提。??２．３．２?高頻逆變電路??髙頻逆變電路將整流濾波電路輸出的直流電??轉(zhuǎn)換為需要的高頻交流電，該設(shè)計采用一般電力??電子逆變拓撲。但與傳統(tǒng)使用Ｓｉ基二極管、功率??ＭＯＳＦＥＴ以及ＩＧＢＴ等器件搭建電路相比，該設(shè)計??采用新型功率半導(dǎo)體器件，即增強型ＧａＮ晶體管??（ＧａＮ?ＥＨＥＭＴ），以滿足電源輕、雹孝高效的發(fā)??展趨勢。ＧａＮ功率器件快速開關(guān)特性在降低器件??開關(guān)損耗的同時，有助于提升系統(tǒng)開關(guān)頻率，從而??減小系統(tǒng)體積，低導(dǎo)通電阻特性則在降低器件導(dǎo)??通損耗的同時節(jié)約芯片面積進而降低系統(tǒng)成本。??另外由于其耐熱性好，可工作在高溫場合，從而大??幅度提高電

管。??所選用的ＧＳ６６５０８Ｂ存在耐壓范圍低、噪聲容??限小等特點，因此需要減小驅(qū)動回路寄生電感，從??而降低門極驅(qū)動回路中的振蕩，防止器件發(fā)生擊??穿，從而提高可靠性。同時驅(qū)動回路布線時采用開??爾文接法及單層布線方式，盡可能地減小回路導(dǎo)??線的長度以及回路所包圍的面積，并且半橋中的??上下管回路保持對稱，這樣可有效減小源極引線??電感，也可保證上下管參數(shù)相同，避免因參數(shù)不??同引起振蕩以及直通。針對上述特點，且結(jié)合高??壓輸電線路附近無線電能傳輸?shù)膽?yīng)用場合，選用??如圖３所示的隔離變壓器驅(qū)動電路作為驅(qū)動。??Ｊ￣１＿?Ｗｐｌｕ；??Ｒｉ??ＶＤｉ??ＶＤ２??圖３?ＧａＮ?ＥＨＥＭＴ驅(qū)動電路設(shè)計??Ｆｉｇ．?３?Ｄｅｓｉｇｎ?ｏｆ?ＧａＮ?ＥＨＥＭＴ?ｄｒｉｖｅ?ｃｉｒｃｕｉｔ??為使ＧａＮ?ＥＨＥＭＴ可穩(wěn)定安全開關(guān)，選定柵??極驅(qū)動電壓為±６?Ｖ。如圖３所示，其中兩個背靠背??穩(wěn)壓管ＶＤ，，ＶＤ２均為６?Ｖ穩(wěn)壓管，使ＧａＮ柵源兩??端實現(xiàn)雙向穩(wěn)壓，／？２為限流電阻。當(dāng)脈沖電平為??高電平時，Ｕｐｌｕｓ向電容Ｃ充電，然后利用脈沖變壓??器匝比將傳遞到次級端，此時ＶＤ２正向?qū)ǎ??ＶＤ，工作在反向擊穿區(qū)，將ＧａＮ?ＥＨＥＭＴ的柵源兩??端電壓迅速箝位到６?Ｖ，大于其開啟電壓％（約為??１．５Ｖ），Ｃ／ｃ；開始向ＧａＮ?ＥＨＥＭＴ的寄生電容Ｃ＾ｓ充??電，使其導(dǎo)通；當(dāng)脈沖電平為零時，Ｃ通過變壓器初??級電感對地放電，在次級端ＧａＮ?ＥＨＥＭＴ的Ｇ放??電，此時ＶＤ，正向?qū)ǎ郑模补ぷ髟诜聪驌舸﹨^(qū)，將??ＧａＮ?ＥＨＥＭＴ柵源兩端電壓迅速箝位到－６?Ｖ，小??于其關(guān)斷電壓使ＧａＮ?ＥＨＥＭ

【參考文獻】：
期刊論文
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