多逆變器并聯(lián)IPT系統(tǒng)環(huán)流消除及其頻率穩(wěn)定控制研究.pdf

1、感應(yīng)電能傳輸(Inductive Power Transfer，IPT)系統(tǒng)由于受到開關(guān)器件的耐壓過流值的限制，單個逆變器構(gòu)成的IPT系統(tǒng)難以實現(xiàn)大功率能量傳輸。為了增加逆變電源的容量，目前有效的方法之一是采用逆變器并聯(lián)技術(shù)。采用逆變器并聯(lián)技術(shù)時，由于電路參數(shù)（電容電感），開關(guān)器件以及直流電源電壓的容差，導(dǎo)致并聯(lián)單元之間存在環(huán)流，各個并聯(lián)模塊之問的電應(yīng)力和熱應(yīng)力都不平衡，降低了元件的使用壽命和系統(tǒng)的可靠性。當(dāng)逆變電源容量提高時，需要保證

2、能量有效傳輸?shù)截?fù)載端。然而實際中系統(tǒng)受到電路參數(shù)變化的影響，諧振頻率易發(fā)生漂移，能量傳輸?shù)穆窂讲⒉皇亲顑?yōu)。因此，研究并聯(lián)單元之間的環(huán)流消除方法、系統(tǒng)功率調(diào)節(jié)策略以及頻率穩(wěn)定控制算法是十分有必要的，論文主要工作有:
　　1)提出一種交變信號直流化的方法。首先理論推導(dǎo)了交變信號變換為直流信號的過程，其次用模擬電路表示數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程中的各個部分，接著詳細(xì)介紹等幅移相電路、低通濾波電路、幅值檢測電路以及變換電路的整體工作流程，最終將高頻的交

3、變信號變換為直流信號，控制器通過AD采樣的方式獲取變換后的直流信號，間接表示信號的矢量信息。該方法降低了控制器的計算負(fù)擔(dān)且不易受到外界的干擾，為后續(xù)逆變器并聯(lián)IPT系統(tǒng)中的環(huán)流消除控制器，提供電流幅值和相位信息提取的方法。
　　2)基于LCL-S補償多逆變器并聯(lián)IPT系統(tǒng)的功率提升技術(shù)。采用一種基于交變信號直流化的環(huán)流消除方法，用以解決高頻逆變器并聯(lián)時產(chǎn)生的環(huán)流問題。首先分析了LCL-S型兩逆變器并聯(lián)IPT系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及環(huán)流產(chǎn)

4、生的原因;其次將初級線圈電流和各個支路電流代入到第2章分析的交變信號直流化方法中，計算出各個支路電流的虛實部分量。接著給出電流矢量調(diào)節(jié)策略，使得初級線圈電流恒定，各個并聯(lián)單元電流實部分量相等，虛部分量相等且等于零;最后以兩個逆變器并聯(lián)的IPT系統(tǒng)進行實驗驗證，結(jié)果表明高頻逆變器之間的環(huán)流得以有效消除，證明了本方法的有效性。
　　3)基于串并聯(lián)諧振腔多逆變器并聯(lián)IPT系統(tǒng)的功率提升技術(shù)。首先分析了加入串并聯(lián)諧振補償拓?fù)湟种贫嗄孀兤鞑?/p>

5、聯(lián)IPT系統(tǒng)中直流環(huán)流和諧波環(huán)流的原理;其次在多逆變器并聯(lián)的IPT系統(tǒng)中加入串并聯(lián)諧振補償拓?fù)浜?，分析了基波環(huán)流產(chǎn)生的原因，并數(shù)學(xué)推導(dǎo)了基波環(huán)流的表達式;同樣采用一種基于第2章分析的交變信號直流化環(huán)流消除方法，解決了逆變器并聯(lián)IPT系統(tǒng)的基波環(huán)流問題;最后以兩個逆變器并聯(lián)的IPT系統(tǒng)進行實驗驗證。實驗結(jié)果表明，使用該串并聯(lián)諧振補償拓?fù)浜突ōh(huán)流消除方法能夠有效消除基波、諧波以及直流環(huán)流，同時保證了恒定的負(fù)載電壓。
　　4)次級串聯(lián)

6、補償?shù)念l率穩(wěn)定性控制技術(shù)。由于IPT系統(tǒng)運行工況的改變或者外界環(huán)境變化等因素，線圈漏感，靜態(tài)補償電容值和電路阻抗發(fā)生變化，且變化量難以在系統(tǒng)運行過程中實時測量，再加上負(fù)載隨機性的特點，易導(dǎo)致IPT系統(tǒng)諧振頻率漂移，進而影響IPT系統(tǒng)的傳輸功率和效率。為解決IPT系統(tǒng)諧振頻率漂移問題，在系統(tǒng)固定工作頻率下，次級回路加入動態(tài)調(diào)諧裝置;針對LCL-S補償?shù)耐負(fù)?，初級采用恒流控制，次級線圈感應(yīng)電壓一定，控制器根據(jù)最大次級回路電流原則改變動態(tài)調(diào)諧