【電工技術學報】是中國電工技術學會主辦的電氣工程領域綜合性學術期刊，報道基礎理論研究、工程套用等方面具有國際和國內領先水平的學術及科研成果。中國工程院院士馬偉明任【學報】編委會主任，兼【學報】主編。
電動汽車直流充電系統LLC諧振變換器軟開關電壓邊界分析
作者 ：丁超,李勇,姜利,萬江湖,劉芳
摘要 ：LLC諧振變換器以其優異的效能被廣泛套用於電動汽車直流充電領域。針對電動汽車寬輸出電壓範圍、高轉換效率的充電需求,該文對直流充電模組後級全橋LLC諧振變換器軟開關執行的輸出電壓邊界進行了分析。零電壓開通（ZVS）上邊界處,變壓器勵磁電感參與諧振,其二次側等效峰值電壓與負載電壓相等,整流二極體臨界導通;ZVS下邊界處，諧振電流與諧振腔的輸入電壓同時過零，LLC諧振變換器執行於臨界感性區間。該文利用時域分析法詳細分析了變換器ZVS上下邊界處的工作狀態,計算出變換器軟開關執行所允許的輸出電壓範圍,揭示了變換器的軟開關特性與工作頻率、諧振參數之間的關系,為變換器的參數設計和變頻控制提供了理論指導。最後,透過仿真和實驗對理論分析進行了驗證。
參照本文 ：丁超,李勇,姜利,萬江湖,劉芳.電動汽車直流充電系統LLC諧振變換器軟開關電壓邊界分析[J].電工技術學報,2022,37(1):3-11.丁超,李勇,江 Li,萬江虎,劉芳.電動汽車直流充電系統LLC諧振變換器軟開關電壓邊界分析.電工技術學報,2022,37(1):3-11.
智慧城市車-站-網一體化執行關鍵技術研究綜述及展望
作者 ：王海鑫,袁佳慧,陳哲,馬一鳴,董鶴楠,苑舜, 楊俊友
摘要 ：隨著城市綠色化交通發展,最佳化調控集群電動汽車（EVs）參與配電網需求響應已成為一種趨勢,並逐漸形成了智慧城市車-站-網一體化執行架構。在該背景下,該文結合負荷需求時空分布預測、"站-網"協同布局與管理、"站-車"有序引導策略、"車-網"互動響應四個領域最新研究成果,系統評述車-站-網一體化執行現狀及進展。首先,解析EV充電需求規律,歸納充電負荷與交通負荷預測方法的優勢與局限性;其次,從"站-網"協同層面綜述充電設施網路布局及V2G技術相關研究;再次,探討交通-電力耦合網路模型下EV有序引導所涉及路徑規劃及定價機制問題;然後,圍繞EV可排程能力評估、配電網可靠性及經濟性等方面探討"車-網"互動響應技術,並介紹相關套用示範;最後,總結車-站-網一體化執行架構中存在的問題與挑戰,並做出展望。
參照本文 ：王海鑫,袁佳慧,陳哲,馬一鳴,董鶴楠,苑舜,楊俊友.智慧城市車-站-網一體化執行關鍵技術研究綜述及展望[J].電工技術學報,2022,37(1):112-132.王海欣,袁家輝,陳喆,馬一鳴,董河南,袁順,楊俊友.智慧城市車-站-網一體化營運關鍵技術綜述與展望電工技術學報,2022,37(1):112-132.
無線電能傳輸系統異物檢測技術研究綜述
作者 ：張獻,邢子瑤,薛明,楊慶新,孫於
摘要 ：近幾年,無線電能傳輸技術發展迅猛,使用過程中安全性要求越來越高。由於其結構上存在耦合氣隙,在工作時不可避免地會介入異物。金屬異物及生物體異物的介入使系統偏離正常工作點甚至引發安全事故,因此異物檢測（FOD）技術受到廣泛關註。該文首先系統地闡述當前國內外無線電能傳輸系統異物檢測技術的相關標準,並進一步指出當前檢測標準存在的問題;其次將目前湧現的異物檢測技術劃分為輔助線圈異物檢測技術、系統參數異物檢測技術和傳感器異物檢測技術三大類別,針對每一類技術,分別分析其基本原理、解決的技術問題及檢測類別,並對比三類檢測技術的特性;最後進一步指出異物檢測技術亟待解決的問題,為異物檢測技術未來的研究提供方向。
參照本文 ：張獻,邢子瑤,薛明,楊慶新,孫於.無線電能傳輸系統異物檢測技術研究綜述[J].電工技術學報,2022,37(4): 793-807.張賢,邢子堯,薛明,楊慶新,孫宇.無線電力傳輸系統中異物檢測概述.電工技術學報,2022,37(4):793-807.
電場耦合式無線電能傳輸技術的發展現狀
作者 ：於宙,肖文勛,張波,丘東元
摘要 ：電場耦合式無線電能傳輸(ECPT)是一種透過金屬極板之間的耦合電容實作能量無線傳輸的技術,以其良好的傳能特性、不產生渦流、成本低、損耗低等優點獲得了廣泛的關註,成為當下無線電能傳輸研究的一個熱點。該文首先介紹ECPT技術的發展歷程和基本原理;然後對近年來國內外ECPT技術的研究成果進行分析和系統綜述，具體論述ECPT的耦合機構、電路結構、系統控制、電磁安全、電場與磁場混合耦合等方面的各種技術的特性、改進過程、適用場合和存在的問題，並總結了適用於不同套用場景的ECPT技術;最後對未來研究方向進行展望。
參照本文 ：於宙,肖文勛,張波,丘東元.電場耦合式無線電能傳輸技術的發展現狀[J].電工技術學報,2022,37(5): 1051-1069.於周,肖文勛,張波,邱東元.電場耦合無線電能傳輸技術發展現狀.電工技術學報,2022,37(5):1051-1069.
多負載磁耦合無線電能傳輸系統的拓撲發展和分析
作者 ：孫淑彬,張波,李建國,疏許健,榮超
摘要 ：近年來,多負載磁耦合無線電能傳輸技術已成為一個研究熱點,其中系統拓撲是一個關鍵的研究內容,決定了該技術是否能夠滿足不同套用場景的需求,為此該文對多負載磁耦合無線電能傳輸系統拓撲進行梳理和分析。首先,將多負載磁耦合無線電能傳輸系統拓撲進行分類,進而對單電容補償型、高階阻抗匹配型、多米諾結構型和多通道型等拓撲進行分析;接著,根據電源和發射線圈數量、補償網路型別、系統構造方式和功率傳輸方法,分別介紹主要型別拓撲的工作原理、優缺點或適用場合;最後,提出多負載磁耦合無線電能傳輸系統拓撲所面臨的問題,並展望了未來發展趨勢。
參照本文 ：孫淑彬,張波,李建國,疏許健,榮超.多負載磁耦合無線電能傳輸系統的拓撲發展和分析[J]. 電工技術學報,2022,37(8): 1885-1903.Sun Shubin,Zhang Bo,Li Jianguo,Shu Xujian,Rong Chao,Analysis and Development on Topologies of Multi-Load Magnetic-Coupling Wireless Power Transfer System.Transactions of China Electrotechnical Society,2022,37(8):1885-1903.
基於正交磁場的無線能量和數據協同傳輸技術
作者 ：姚友素,唐程雄,王懿傑,劉曉勝,徐殿國
摘要 ：該文提出一種新型的無線能量和數據協同傳輸方案,透過采用基於平面方形線圈和DD線圈的正交磁耦合機構,降低交叉幹擾,拓展設計自由度,簡化電路分析。提出基於有限元仿真的正交磁耦合機構最佳化設計方法,闡明能量傳輸和數據傳輸交叉幹擾小的原因,研究能量和數據傳輸特性。為驗證理論分析，搭建一個傳輸距離為130mm、磁耦合機構（包括能量線圈和數據線圈）外尺寸為120mm×120mm×15mm、輸出功率為47W的樣機，樣機效率可達68.4%，數據傳輸速率為1.0Mbit/s。透過對比數據單獨傳輸及能量和數據協同傳輸時的波形,證明能量傳輸和數據傳輸幹擾可忽略。
參照本文 ：姚友素,唐程雄,王懿傑,劉曉勝,徐殿國.基於正交磁場的無線能量和數據協同傳輸技術[J].電工技術學報,2022,37(8): 1875-1884. 姚友素,唐成雄,王一傑,劉曉生,徐殿國.基於正交磁場的無線電源和數據傳輸.電工技術學報,2022,37(8):1875-1884.
軌域交通350kW大功率無線電能傳輸系統研究
作者 ：陳凱楠,蔣燁,檀添,林秋瓊,李劍超,趙爭鳴
摘要 ：無線電能傳輸（WPT）技術套用於軌域交通領域，可解決傳統接觸式供電在安全性、可靠性和經濟性等方面的問題。但相比於當前主流WPT研究,該套用場景所涉及的功率大、系統復雜、實作難度較高,且在運動、機械等方面亦具有自身特征,存在諸多關鍵技術問題有待解決。該文從拓撲架構、磁耦合機構、系統建模與參數最佳化、控制策略等方面對其開展研究,取得了若幹階段性成果,並基於此研發350kW軌域交通無線充電系統樣機,在功率傳輸能力、系統效率、輸出特性等方面均取得了較好的效果。該文將從這一系統入手,對大功率軌域交通WPT的關鍵技術和實作方案進行闡述和探討,力求為大功率WPT技術的發展及其在軌域交通中的套用提供助力。
參照本文 ：陳凱楠,蔣燁,檀添,林秋瓊,李劍超,趙爭鳴.軌域交通350kW大功率無線電能傳輸系統研究[J].電工技術學報,2022,37(10):2411-2421. 陳凱南,江燁,譚田,林秋瓊,李建超,趙正明.軌域交通用350kW大功率無線電能傳輸系統研究.電工技術學報,2022,37(10):2411-2421.
水下具有旋轉耦合機構的電場耦合無線電能傳輸系統及參數最佳化方法
作者 ：蘇玉剛,錢林俊,劉哲,鄧仁為,孫躍
摘要 ：現有水下環境的電場耦合式無線電能傳輸（EC-WPT）系統耦合機構大多采用平板式，無法適用於水下旋轉場合無線供電套用場景。
針對以上問題,提出一種水下具有旋轉耦合機構的EC-WPT系統,給出耦合機構絕緣層相對介電常數和厚度對耦合電容的影響規律和絕緣層材料及厚度的選取方法,並建立耦合機構模型;以雙側LC補償的EC-WPT系統為例，建立該系統的等效電路模型，以系統輸出功率和傳輸效率為最佳化目標，將抗偏移性作為約束條件之一，給出基於第二代非支配排序遺傳演算法（NSGA-II）的多約束多目標最佳化方法;透過LT-Spice仿真驗證了參數最佳化方法的可行性和有效性;實驗中搭建具有水下旋轉耦合機構的EC-WPT系統樣機，實作311W的功率傳輸，效率為87.4%，系統具有良好的抗偏移性。
實驗比較了水下和空氣中的能量傳輸效能,在耦合機構及參數最佳化方法相同的情況下,系統在水下的輸出功率比空氣中高約2倍,並且在水下的抗偏移性優於空氣環境。
參照本文 ：蘇玉剛,錢林俊,劉哲,鄧仁為,孫躍.水下具有旋轉耦合機構的電場耦合無線電能傳輸系統及參數最佳化方法[J].電工技術學報,2022,37(10):2399-2410.蘇玉剛,錢林軍,劉哲,鄧仁偉,孫悅.基於旋轉耦合器的水下電場耦合無線電能傳輸系統及參數最佳化方法.電工技術學報,2022,37(10):2399-2410.
近場磁耦合無線電能與資訊同步傳輸技術的發展(下篇):電路拓撲
作者 ：李建國,張波,榮超
摘要 ：近場磁耦合無線電能傳輸(WPT)近十年以來已取得長足發展，在日常生活中WPT技術隨處可見。實際工程套用中穩定可靠的WPT系統的電能發射端與接收端之間不僅需要建立能量傳輸通道，同時也需要建立資料通訊鏈路以實作閉環控制和資訊互動，故實際為電能與資訊同步傳輸(SWPIT)系統。SWPIT系統可在已有磁耦合WPT電路拓撲的基礎上，透過添加資訊調變與解調電路實作傳能與通訊。該文回顧了近場磁耦合無線電能與資訊同步傳輸技術中電路拓撲的發展,針對電路拓撲、通道最佳化等問題進行分析和歸納,最後展望了SWPIT系統的套用前景與發展趨勢。
參照本文 ：李建國,張波,榮超.近場磁耦合無線電能與資訊同步傳輸技術的發展(下篇):電路拓撲[J].電工技術學報,2022,37(16): 3989-4003. 李建國,張波,榮超.透過近場磁鏈路同時進行無線電源和資訊傳輸的概述(第二部份):電路拓撲.電工技術學報,2022,37(16):3989-4003.
基於雙邊LCL變補償參數諧振式無線充電系統的研究與分析
作者 ：王黨樹,董振,古東明,儀家安,欒哲哲,王新霞
摘要 ：為了解決無線充電中恒流充電模式向恒壓充電模式切換過程復雜、控制電路設計難度系數高的問題,該文基於雙邊LCL拓撲設計一種變補償參數的磁耦合諧振式無線充電系統,該系統僅需投切副邊額外增加的電感即可完成恒流充電向恒壓充電的平滑轉換,省去原、副邊之間的通訊,降低控制電路設計的復雜性,提高無線充電系統整體的效率和穩定性。
該文首先對雙邊LCL變補償拓撲進行理論分析,推導得到系統原邊恒流、副邊恒流恒壓的條件;然後透過對系統恒流向恒壓切換過程進行瞬態分析,實作切換的平滑過渡;最後對所設計的無線充電系統進行仿真與實驗驗證。結果表明：該系統可以實作恒流向恒壓的平滑切換,且在恒流3A和恒壓60V的充電條件下充電電流偏差和充電電壓偏差較低,分別為1.65%和1.8%,均滿足電池充電要求;並在恒壓充電模式下,系統副邊諧振網路輸出電流波形得到明顯改善,波形畸變率由15.43%降到1.24%。
參照本文 ： 王黨樹,董振,古東明,儀家安,欒哲哲,王新霞.基於雙邊LCL變補償參數諧振式無線充電系統的研究與分析[J].電工技術學報,2022,37(16):4019-4028.王當書,董震,顧東明,易佳安,欒哲哲,王新霞.基於雙邊LCL可變補償參數的諧振無線充電系統研究與分析.電工技術學報,2022,37(16):4019-4028.
電動車智慧無線電能傳輸雲網
作者 ：楊慶新,張獻,章鵬程
摘要 ：無線電能傳輸將是未來智慧網聯、無人駕駛、共享化電動車的必然選擇。該文提出電動車智慧無線電能傳輸雲網的概念、意義和構建中的關鍵問題及實作路徑。將具有無線電能雙向傳輸功能的電動車網和樁網透過雲平台（即"兩網一雲"）進行智慧融合,實作各參與要素間的便捷、高效、協同執行以及資源最佳化匹配。電動車智慧無線電能傳輸雲網的建立,將極大推進電動車智慧網聯化、無人駕駛和共享化以及電能的車網智慧互動,使交通出行模式和新能源電力儲饋方式發生變革,真正滿足人們對輕松自由並安全出行的美好追求,助力碳中和目標的實作。
參照本文 ：楊慶新,張獻,章鵬程.電動車智慧無線電能傳輸雲網[J].電工技術學報,2023,38(1):1-12. 楊慶新,張賢,張鵬程.電動汽車智慧無線電能傳輸雲網路.電工技術學報,2023,38(1):1-12.
基於公釐波雷達的電動汽車無線充電運動異物檢測與跟蹤
作者 ：田勇,楊昊,胡超,田勁東
摘要 ：電動汽車無線充電系統的一次線圈和二次線圈之間存在大空間氣隙以及高強度磁場,可能對進入充電區域的生物體造成電磁傷害。因此,系統需要配備可靠、靈敏的生物體檢測裝置,以便在生物體侵入保護區域時及時降低或關閉充電功率。該文研究一種基於77GHz公釐波雷達並結合卡爾曼濾波和數據關聯演算法的運動異物檢測方法,首先透過調頻連續波雷達測量運動異物的速度、距離和角度;其次融合卡爾曼濾波、目標聚類和數據關聯演算法實作多目標運動異物的軌跡跟蹤。仿真和實驗結果表明,該方法能夠高精度地測量運動異物的位置和速度,並具備相鄰多目標檢測和跟蹤能力。
參照本文 ： 田勇,楊昊,胡超,田勁東.基於公釐波雷達的電動汽車無線充電運動異物檢測與跟蹤[J].電工技術學報,2023,38(2): 297-308. 田勇,楊浩,胡超,田金東.基於公釐波雷達的電動汽車無線充電運動異物檢測與跟蹤.電工技術學報,2023,38(2):297-308.
