IPT系統(tǒng)頻率分岔特性研究及其在控制中的應(yīng)用.pdf

1、為解決電氣接觸部分容易產(chǎn)生火花、積碳、磨損及接觸不良等問題，無線電能傳輸技術(shù)應(yīng)運而生，在眾多無線電能傳輸技術(shù)中其中目前最為普遍也相對較為成熟的就是感應(yīng)電能傳輸（InductivePowerTransfer，簡稱IPT）技術(shù)。
　　在IPT系統(tǒng)設(shè)計時，原邊諧振補償環(huán)節(jié)需要將逆變環(huán)節(jié)輸出的電壓與電流補償至同相狀態(tài)，以實現(xiàn)軟開關(guān)工作模式，減小開關(guān)損耗和EMI值。在對于IPT系統(tǒng)的研究中，我們發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)的變化會給系統(tǒng)帶來一些奇異現(xiàn)象，最

2、常見的現(xiàn)象就是軟開關(guān)頻率分岔，并由此帶來了系統(tǒng)的功率傳輸能力降低、工作狀態(tài)不穩(wěn)定甚至完全無法正常工作等問題，給系統(tǒng)的分析、設(shè)計與實現(xiàn)造成了很大的障礙。因此研究IPT系統(tǒng)軟開關(guān)工作點頻率分岔的機理和對分岔的控制方法，有助于我們了解IPT系統(tǒng)，更好地設(shè)計和控制IPT系統(tǒng)。
　　本文以全橋結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電能傳輸系統(tǒng)為研究對象，針對定頻的工作方式提出一種基于頻率特性的參數(shù)優(yōu)化策略；針對浮頻控制，提出一種基于定頻擾動的分岔控制的策略，本文主要研

3、究內(nèi)容有：
　　①分析和對比了傳統(tǒng)交流阻抗建模和頻閃映射建模的區(qū)別；采用頻閃映射建模方法與周期不動點理論，對IPT系統(tǒng)建立精確的數(shù)學(xué)模型，基于該模型分析系統(tǒng)負載和耦合系數(shù)變化條件下的軟開關(guān)頻率特性和系統(tǒng)的狀態(tài)、效率及功率等特性。并對IPT系統(tǒng)4種典型拓撲在負載和諧振頻率變化條件下的軟開關(guān)頻率和狀態(tài)的特性進行了定性的分析和總結(jié)。
　　②分別基于交流阻抗分析法和頻閃映射建模分析法，分析了IPT系統(tǒng)軟開關(guān)工作頻率、原邊諧振電流、負

4、載輸出電壓與負載的關(guān)系；研究基于交流阻抗分析法的參數(shù)優(yōu)化在頻率控制中存在的問題；提出一種新的參數(shù)優(yōu)化方法解決了頻率穩(wěn)定性和分岔區(qū)工作的問題，能實現(xiàn)系統(tǒng)工作頻率的近似恒定。
　?、刍诜蔷€性動力學(xué)在相平面對頻率分岔以及對應(yīng)的極限環(huán)吸引子和吸引域進行了分析；基于Floquet定理分析了IPT系統(tǒng)多諧振軟開關(guān)工作點自治振蕩的穩(wěn)定性；分析了定頻擾動對系統(tǒng)頻率分岔的作用并提出了一種基于定頻擾動的輸送控制策略，并通過仿真進行了驗證；對比了基于