基于谐波提取的反注入式高品质ICPT系统研究
本文选题：WPT 切入点：ICPT 出处：《中国矿业大学》2017年硕士论文 论文类型：学位论文
【摘要】：无线电能传输(Wireless Power Transfer,WPT)是指借助存在于物理空间的传能介质,以非接触的形式将电能进行传输的一种模式,自无线电能传输提出以来一直受到广泛关注,其中基于电磁感应耦合原理的感应耦合电能传输(Inductively Coupled Power Transfer,ICPT)的无线电能传输模式,因传输距离较远、对传输介质依赖小、方向要求不高等优点,因而受到了国内外学者的深度研究。随着电力电子技术在ICPT系统中的应用,在推动ICPT技术快速发展的同时也将谐波引入了系统。ICPT中的谐波对系统造成了不良影响,主要包括:增加系统发热、增大系统损耗、增加系统电磁辐射、某些拓扑结构下波形畸变严重等。然而随着用户对于电能品质的要求越来越高,ICPT系统中的谐波问题,已经逐渐成为桎梏ICPT技术发展的因素之一,如何消除系统的谐波提高ICPT系统的电能品质成为一个新的研究热点。基于ICPT系统的谐波问题,本文提出基于谐波提取的反注入式高品质ICPT系统,此系统谐波含量较小,因此可提供高品质电能输出。本文的分析研究主要包括以下几方面:首先,综合国内外研究现状,归纳分析了谐波对于ICPT系统的危害。其次,本文对谐波进行了详细分析。在简述了ICPT系统工作原理的基础上,对系统中的谐波源,即高频逆变器进行分析。针对系统中的谐波问题,以LCL-S结构为例提出了转移导纳增益模型,该模型以定性及定量的方式分析了ICPT系统的谐波问题。然后,借鉴有源滤波器原理提出了基于谐波提取的反注入式高品质ICPT系统。对系统各部分结构进行分析,主要分析了系统中的原副边拓扑结构、谐波选频网络,通过比较最终选择LCCL结构为谐波网络拓扑结构,并对SS结构、LCL-S结构为主电路拓扑的ICPT系统进行了谐波研究。再者,在基于上述模型的基础上,详细阐述了基于谐波提取的反注入式高品质ICPT系统的工作原理,针对SS结构及LCL-S结构分别搭建电路模型,详细分析其阻抗反射、谐波选频网络及谐波消除,提出以谐波消除系数λ来衡量谐波消除的效果,并验证当λ=1时,系统中的谐波将完全消除。最后,为验证上述理论的正确性,分别搭建Matlab/Simulink电路仿真及实验平台,仿真及实验结果与理论分析相一致,验证了所提出理论的正确性。
[Abstract]:Wireless Power transfer (WPTT) is a mode in which electrical energy is transmitted in a non-contact form by means of energy transfer media in physical space. It has been widely concerned since radio energy transmission was proposed. The inductively coupled Coupled Power transfer mode based on electromagnetic induction coupling principle has the advantages of long transmission distance, low dependence on transmission medium and low direction requirement. With the application of power electronics technology in ICPT system, harmonics are introduced into system. ICPT has a bad effect on the system, while promoting the rapid development of ICPT technology. It mainly includes: increasing system heating, increasing system loss, increasing system electromagnetic radiation, serious waveform distortion under some topology, etc. However, with the increasing demand for power quality, the harmonic problems in ICPT system are becoming more and more important. It has gradually become one of the factors that hinder the development of ICPT technology. How to eliminate the harmonics of the system and improve the power quality of the ICPT system has become a new research hotspot. In this paper, an inverse injection high quality ICPT system based on harmonic extraction is proposed. The harmonic content of this system is small, so it can provide high quality power output. The analysis and research in this paper mainly include the following aspects: firstly, the current research situation at home and abroad is summarized. The harm of harmonic to ICPT system is summarized and analyzed. Secondly, the harmonic is analyzed in detail. On the basis of brief introduction of the working principle of ICPT system, the harmonic source in the system is analyzed. For the harmonic problem in the system, a transfer admittance gain model based on LCL-S structure is proposed, which analyzes the harmonic problem of ICPT system qualitatively and quantitatively. Based on the principle of active power filter (APF), an anti-injection high quality ICPT system based on harmonic extraction is proposed. The structure of each part of the system is analyzed, and the topology of primary and secondary edges and harmonic frequency selection network are analyzed. By comparing the LCCL structure as the harmonic network topology, the harmonic analysis of the ICPT system with SS structure and LCL-S structure as the main circuit topology is carried out. Furthermore, based on the above model, The working principle of anti-injection high quality ICPT system based on harmonic extraction is described in detail. The circuit models of SS structure and LCL-S structure are built, and the impedance reflection, harmonic frequency selection network and harmonic elimination are analyzed in detail. The harmonic elimination coefficient 位 is proposed to measure the effect of harmonic elimination, and it is verified that when 位 = 1:00, the harmonics in the system will be eliminated completely. Finally, in order to verify the correctness of the above theory, the Matlab/Simulink circuit simulation and experimental platform are built separately. The simulation and experimental results are consistent with the theoretical analysis, and verify the correctness of the proposed theory.
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM724
【参考文献】
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，本文编号：1570161
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