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电动汽车无线充电的磁耦合结构综述郑心城;陈为【摘要】近年来电动汽车的无线充电技术引起业界的广泛关注.电动汽车无线充电技术的重点和难点在于磁耦合结构的设计,关键参数在于耦合系数,以及线圈偏移后的性能.本文首先简要分析了3种最基本的磁耦合结构的特点,在此基础上详细介绍了国内外研究机构的磁耦合结构改进方案.最后,提出了关于磁耦合结构设计上的考虑因素以及发展趋势.【期刊名称】《电气技术》【年(卷),期】2017(000)004【总页数】7页(P9-15)【关键词】电动汽车;无线充电;磁耦合结构【作者】郑心城;陈为【作者单位】福州大学电气工程与自动化学院,福州 350108;福州大学电气工程与自动化学院,福州 350108【正文语种】中文石油是人类生存必不可少的资源，但是石油属于不可再生能源。
面对石油消耗终端不断增大（庞大的汽车数量）和不断减少的石油储量，电动汽车有替代传统汽车的趋势。
推广电动汽车的障碍在于电动汽车的充电问题。
目前，电动汽车的充电方式有3种：有线充电、无线充电和更换电池方案。
有线充电的技术成熟，成本低，但是面临着雨雪天气有触电的危险；更换电池的方案看似完美，但是不同汽车产商之间的电池差异明显，不具有普遍性；而无线充电是近年来兴起的充电方式，虽然技术不够成熟，成本高，但它具有便捷、安全的优势，因此引起社会的广泛关注。
无线电能传输的研究可以追溯到19世纪末，尼古拉·特斯拉就梦想着实现隔空传能，但是由于技术原因未能实现。
无线电能传输经过100多年缓慢发展，直到2007年麻省理工大学的物理教授Marin Soljacic带领的研究团队在《Science》发表了谐振式无线电能传输技术的论文[1]后，引起学术界的轰动，带来无线电能传输的研究热潮。
随之，各大企业也纷纷展开无线电能传输的应用开发，典型的比如Witricity、Evatran、Qualcomm等。
磁耦合结构的性能是影响无线电能传输的重要因素，目前磁耦合结构的种类繁多，但磁耦合结构的设计基本上是围绕着提高耦合系数为中心。
基于内置式永磁预偏磁的高频功率电感技术郑庆杰; 陈为【期刊名称】《《电工技术学报》》【年(卷),期】2019(034)021【总页数】11页(P4481-4491)【关键词】高频电感; 永磁体; 预偏磁; 涡流【作者】郑庆杰; 陈为【作者单位】福州大学电气工程与自动化学院福州 350108【正文语种】中文【中图分类】TM47在电力电子行业，储能与滤波电感有极为广泛的应用。
近几年随着半导体技术的不断进步，宽禁带半导体器件的优势越来越明显，其在开关速度、开关损耗、导热率、高温特性和耐压等方面均优于传统硅半导体器件[1-5]。
这必然带来电源行业的技术提升，开关频率将进一步提高，功率密度也会随之提升。
但是这也给磁性器件带来了挑战，传统的合金磁粉芯（＜60kHz和非晶（＜30kHz等材料由于高频损耗问题已经不太适合在更高频率范围的应用，所以基本上80kHz以上的应用场合都是以高电阻率的铁氧体材料为主。
但是如果使用铁氧体材料也会有一定的局限性，铁氧体材料的饱和磁通密度Bs大约在0.4T左右，相对其他磁性材料（非晶1.5T、铁硅1.5T，铁硅铝1T）要小很多。
铁氧体还有一个温度特性不稳定问题，这会导致其饱和磁通密度Bs随着温度的升高而下降，到100℃时下降到大概只有0.3T左右，而实际应用时还要考虑安全裕量，所以一般在设计时最大磁通密度Bm取值要小于磁性材料高温时的Bs值。
这将导致功率密度过小的问题，限制了电源整体功率密度的提升。
功率电感按照应用分为单极性磁化与双极性磁化，其中有很多场合如功率因数校正（Power Factor Correction, PFC）电感[6]、直流输出滤波电感、DC-DC（Buck和Boost拓扑等）滤波电感、光伏逆变器的最大功率点追踪（Maximal Power Point Tracking, MPPT）电路升压电感[7]和变频器的直流电抗器等都需要用到单极性磁化的电感。
近些年有很多研究着眼于单极性磁化电感的优化方案[8-11]。
收稿日期:1999-07-07基金项目:本研究获福建省自然科学基金(#A 9910005)和国家自然科学基金(#59577024)资助。
作者简介:陈 为(1958-),男,福建籍,教授,博导。
1990年在福州大学获博士学位。
1996-1998年在美国佛吉尼亚电力电子中心(VP EC)做高级访问学者,曾任电器教研室主任,现为福州大学电力电子高频磁技术研究所所长。
研究方向为电器电磁场分析与应用、电力电子高频磁技术。
综述与述评电力电子高频磁技术及其发展趋势陈 为,何建农(福州大学电气工程系,福州350002)摘要:论述了高频磁技术在现代电力电子技术中的地位、作用、研究内容及其发展趋势。
在研究目前国际上电力电子高频磁技术发展现状的基础上,总结提出了高频磁技术发展的五大趋势,即磁件的高频化、平面化、集成化、阵列化和混合化,以及由此所带来的高频磁技术在发展上的主要问题以及前沿研究的主要内容。
关键词:电力电子;磁性元件;高频;发展趋势1 电力电子高频磁技术研究的意义a.电力电子技术具有十分广阔的应用前景。
电力电子技术的主要研究与应用内容是电能形式的变换技术,即通过电力电子变流装置将电能的波形、频率和大小进行变换。
目前,电力电子技术的应用范围十分广泛。
据统计,1997年,美国有40%的电能要通过各类电力电子变流装置进行能量转换,而到2010年,这一比例将提高到80%。
电力电子应用范围的扩大和应用水平的提高不仅引起量的扩张,而且对质也提出了更高的要求。
例如,到2002年,500W 等级的高频开关电源的功率密度将要从目前的2-4W /in 3提高到3.5-6W /in 3[1];超大规模数字集成电路的发展对在板式低压电源模块(On -board Low -volt-age DC /DC conv er ter )也提出了很高的性能要求。
下一代Intel 奔腾微处理器芯片所需要的供电模块(VRM ),不仅要求效率高,电源能与芯片集成,而且要求在1.2- 1.5伏的低电压下,提供50-70安的电流,而且电源的瞬态响应速度要达到5A/nS [2]。
EE电感近磁场泄漏分析陈开宝;陈为【摘要】EE电感由于绕线方便,散热效果好,在高频、高功率密度的功率变换器中得到广泛的运用,但是EE电感比较突出的问题是屏蔽效果差,在功率变换器中造成较大的近磁场泄漏.本文借助有限元仿真软件Ansoft Max-well研究EE电感的近磁场泄漏,并且提出二维仿真代替三维仿真的合成双二维法.同时研究了EE电感磁芯磁导率、气隙大小、绕组匝数和位置对EE电感近磁场泄漏的影响.EE电感近磁场泄漏的分析可以为磁性元件设计以及功率变换器早期的EMC设计提供有效参考.【期刊名称】《电气开关》【年(卷),期】2017(055)006【总页数】5页(P96-100)【关键词】EE电感;近磁场;磁泄漏【作者】陈开宝;陈为【作者单位】福州大学电气工程与自动化学院,福建福州 350108;福州大学电气工程与自动化学院,福建福州 350108【正文语种】中文【中图分类】TM151 引言功率变换器因性能优越得到广泛的运用，功率电感作为储能和滤波的器件之一对电路的效率、电磁干扰、电流纹波等有重要的影响[1]。
在低频、小功率运用场合通常使用环形电感，但是随着功率变换器开关频率越来越高，环形电感的磁芯损耗问题越来越突出。
EE电感因绕组窗口大、散热面积大、高频特性好常用于高频、高功率密度的功变换器，但是其缺点是磁场泄漏比较严重。
功率电感处于主功率回路，绕组的电流大、磁芯并非完全封闭、磁芯磁导率有限等因素加剧了电感的近磁场泄漏[2]。
功率变换器中，控制电路的电信号相对较弱，且又在功率变换器主电路附近，因此易于受到磁性元件泄漏磁场的干扰，在电感设计中，近磁场泄漏是主要考虑的因素之一[3]。
本文主要研究EE电感的近磁场泄漏的分布形式及其变化规律。
首先分析了EE电感XY平面、YZ平面泄漏磁的差异，然后根据两种不同气隙结构EE电感的磁势分布确定主要磁场泄漏区域，并通过三维仿真验证。
针对气隙位于磁芯中柱的情况提出合成双二维仿真方式代替复杂的三维仿真。
无线电能传输磁耦合系统Litz线圈交流电阻精确评估方法陈庆彬;范峰;汪金帅;陈为;邓小龙
【期刊名称】《电工技术学报》
【年(卷),期】2022(37)24
【摘要】无线电能传输(WPT)磁耦合系统的绕组损耗是影响WPT系统效率的重要组成部分,但目前绕组损耗(尤其是Litz线的绕组损耗)缺乏有效的评估方法。
该文提出一种绕组交流电阻评估新方法,该方法通过小信号测量仪器测量得到WPT磁耦合系统的电参数,同时通过磁心损耗计算(或有限元仿真)的方式提取测量激励信号下磁心附加损耗电阻,实现绕组交流电阻和磁心附加损耗电阻的分离。
该方法不仅适用于WPT磁耦合系统,同时也适用于气隙电感绕组交流电阻的评估。
基于三维气隙电感的绕组交流电阻有限元仿真结果与该文方法的评估结果误差小于5%,验证了该文方法的有效性和可行性。
最后,搭建一台2kW的WPT系统样机,通过差值功率验证了所评估的Litz线圈交流电阻的正确性。
【总页数】12页(P6294-6305)
【作者】陈庆彬;范峰;汪金帅;陈为;邓小龙
【作者单位】福州大学电气工程与自动化学院;国网福州市长乐区供电公司
【正文语种】中文
【中图分类】TM724
【相关文献】
1.磁耦合谐振式无线电能传输线圈的磁聚焦仿真
2.应用于无线电能传输的Litz线平面矩形螺旋线圈高频电阻计算
3.无线电能传输磁耦合系统综述
4.新能源汽车中基于磁耦合谐振的无线电能传输线圈横向错位影响分析及线圈自动调节设计
5.无线充电系统实际Litz线绕平面线圈高频电阻分析与计算
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电源线EMI滤波器内部杂散电磁耦合及其作用
和军平;陈为;姜建国
【期刊名称】《电工技术学报》
【年(卷),期】2006(021)010
【摘要】电源线EMI滤波器的高频衰减性能常受到滤波器内部和外部杂散电磁场的影响,导致滤波器的高频插入损耗远低于预计值.本文对一个L-C-L共模型EMI滤波器内部的杂散电磁耦合及其作用进行了理论分析和实验识别,确定了各元器件、互连回路间杂散耦合的电磁性质,研究了各耦合作用的大小.针对主要的杂散耦合效应,提出了相应的改善措施.本文对滤波器内元器件寄生参数的作用也进行了分析和对比.
【总页数】6页(P12-16,37)
【作者】和军平;陈为;姜建国
【作者单位】哈尔滨工业大学深圳研究生院,深圳,518055;台达能源技术(上海)有限公司,上海,201209;清华大学电机工程与应用电子技术系,北京,100084
【正文语种】中文
【中图分类】TN7
【相关文献】
1.陷波滤波器在测量电源线中EMI的应用 [J], 杜丽冰
2.抑制电源线EMI的滤波器及其结构 [J], 杜丽冰
3.基于EMI滤波器的防爆变频调速系统EMI抑制 [J], 曹海洋;沈建辉;王宏震;李宝
峰
4.EMI噪声分析及EMI滤波器的设计 [J], 赵隆冬
5.X2Y一种新型的EMI滤波器——EMI滤波器的发展动态之一 [J], 区健昌
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