不對稱PWM調制在無線電能傳輸系統(tǒng)的應用研究.pdf

1、無線電能傳輸（Contactless Inductive Power Transfer，CIPT）技術屬于智能電網的應用范疇，該技術能夠實現用電設備與供電線路之間在無需物理接觸的情況下進行能量傳輸，從而避免了傳統(tǒng)電能傳輸方式引起火花、機械磨損嚴重等缺點。無線電能傳輸技術在醫(yī)療領域、水下環(huán)境以及易燃易爆場所等特殊環(huán)境下有著更為廣闊的發(fā)展空間。所以，對于無線電能傳輸技術的研究具有重要的科學意義及實用價值。
　　本文研究的主要內容有：<

2、br>　　1.首先對CIPT技術的主要應用領域進行了調研，介紹了CIPT技術的研究現狀和其應用的前景。同時，對CIPT研究領域的關鍵技術和主要研究方向進行了分析，最后探討了CIPT技術在今后的發(fā)展上可能面臨的問題。
　　2.本文分析了CIPT系統(tǒng)各個組成部分的結構，在不改變原有諧振功率變換器拓撲結構的基礎上，提出了H橋諧振變換器廣義調制控制策略。其后，對基于 H橋諧振變換器廣義調制的CIPT功率流控制方法進行了研究，分析ZVS軟開

3、關的相角裕度，提出了不對稱PWM調制的研究，建立等效電路模型，實現ZVS軟開關的優(yōu)勢，為分析和優(yōu)化設計電壓型CIPT系統(tǒng)奠定了理論基礎。
　　3.由于電壓型CIPT系統(tǒng)原副線圈之間的磁場耦合系數低、負載吸收的有功功率低，這會導致無線電能傳輸系統(tǒng)的工作效率不高。本文通過分析，對原、副邊串聯諧振的電壓型CIPT系統(tǒng)進行研究，在不改變原有諧振功率變換器結構的基礎上，結合系統(tǒng)等效電路建立了穩(wěn)態(tài)解析模型，對H橋逆變器應用了不對稱PWM控制策

4、略方案，同時推導出了系統(tǒng)耦合功率與控制角α的函數關系式，進一步以開關管ZVS的開關狀態(tài)為約束條件，其優(yōu)點是：增大的逆變器ZVS開關的相角裕值，降低了逆變器的開關損耗，提高裝置在CIPT系統(tǒng)的安全性及可靠性。仿真驗證了理論分析的結果，為電壓型CIPT系統(tǒng)的設計與分析提供了一定的理論參考。
　　4.通過理論分析和反復的實驗測試，深入研究和揭示了控制方法對功率變換和對 CIPT系統(tǒng)工作特性的影響，主要包括：功率變換時引起的平滑控制功率流

5、、抑制系統(tǒng)沖擊、降低功率器件工作應力、降低功率變換過程中電磁干擾等。針對這些問題，在不改變原有諧振功率變換器結構的基礎上，對H橋諧振變換器提出新的調制驅動控制方案，以此來約束及優(yōu)化功率流，提高裝置在無線傳輸電能時的安全性及可靠性。
　　5.為了驗證不對稱PWM調制的有效性，運用Matlab/Simulink對CIPT系統(tǒng)進行了仿真并搭建電路進行實驗分析。設計系統(tǒng)開關頻率為20kHz，直流母線電壓為50V，模擬負載為10Ω時，觀察逆