基于A(yíng)C-AC直接變換器的非接觸電能傳輸系統(tǒng)特性的研究.pdf

1、非接觸電能傳輸技術(shù)（Contactless Power Transfer Technology，簡(jiǎn)稱(chēng)CPT）是一種新興的電能傳輸技術(shù)，它通過(guò)交變的電磁場(chǎng)或電磁波進(jìn)行能量傳輸，而其中的感應(yīng)耦合式電能傳輸技術(shù)（Inductively Coupled Power Transfer，簡(jiǎn)稱(chēng)ICPT）一直是其中最為活躍的一個(gè)分支。由于非接觸電能傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)了電能的無(wú)接觸傳輸，徹底消除了磨損、火花、導(dǎo)線(xiàn)裸露等傳統(tǒng)輸電問(wèn)題，提高了供電的安全性、可靠性和

2、靈活性，因而近年來(lái)受到各界的高度關(guān)注，具有廣闊的發(fā)展前景。
　　本文針對(duì)基于傳統(tǒng)AC/DC/AC變換器的ICPT系統(tǒng)的不足，研究了一種新型變換器—基于雙向開(kāi)關(guān)的能量注入式AC/AC直接變換器，該變換技術(shù)使用較少的功率器件實(shí)現(xiàn)了能量的高頻轉(zhuǎn)化，有利于實(shí)現(xiàn)變換器的小型化、便攜化，提高變換效率和魯棒性。本文對(duì)其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和工作模態(tài)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并提出了兩種控制策略:1/4周期瞬時(shí)值電流反饋控制策略和3/4周期滯后反饋控制策略，其中后者

3、方便地實(shí)現(xiàn)了變換器在高頻狀態(tài)下的軟開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)，大大降低了系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)損耗。
　　文中還對(duì)ICPT系統(tǒng)中的重要組成部分—松耦合變壓器，以互感模型對(duì)其建立了等效數(shù)學(xué)模型，并與Matlab中所用到的仿真互感模型Mutual Inductance做了理論上的統(tǒng)一，便于后續(xù)仿真的實(shí)施。針對(duì)松耦合變壓器存在漏感大導(dǎo)致耦合系數(shù)小、系統(tǒng)傳輸效率低的問(wèn)題，本文給出了補(bǔ)償方案—雙邊串聯(lián)或并聯(lián)電容補(bǔ)償方案，并給出了補(bǔ)償電容取值的計(jì)算公式。同時(shí)針對(duì)負(fù)載變

4、化將會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)一次側(cè)LC諧振網(wǎng)絡(luò)固有諧振頻率與系統(tǒng)工作頻率不一致的問(wèn)題提出了兩種穩(wěn)定系統(tǒng)頻率的方法:動(dòng)態(tài)調(diào)頻控制法和基于調(diào)諧電感的穩(wěn)頻控制法，并對(duì)其可行性做了驗(yàn)證。
　　最后采用仿真軟件對(duì)基于該新型AC/AC直接變換器的ICPT系統(tǒng)在不同系統(tǒng)工作頻率、不同參考諧振電流、不同阻性負(fù)載條件下進(jìn)行了仿真，結(jié)果表明該系統(tǒng)在串串補(bǔ)償方式、較大負(fù)載下、運(yùn)行頻率為20kHz左右時(shí)，系統(tǒng)輸出波形更加平穩(wěn)且具有較高傳輸效率，并且采用該新型AC/AC