磁耦合谐振无线电能传输串并式系统频率特性研究
本文选题：无线电能传输 切入点：串并模型 出处：《西安理工大学》2017年硕士论文
【摘要】：电能的广泛使用给人类的生活带来极大便利,但传统的接触式电能传输存在接触损耗、线路老化、尖端放电等带来的安全隐患问题。同时在一些特殊的场合不适于采用传统的有线供电方式。因此,无线电能传输(Wire Iess POwer Transmission,简称WPT)受到人们的关注。本文选择磁耦合谐振WPT方式进行研究,选择电压型全桥拓扑作为高频逆变电路,选择串并式补偿拓扑作为谐振补偿网络。磁耦合谐振WPT串并式系统中存在频率分裂现象,这会降低系统在自然谐振点处的传输功率,因此,对频率分裂特性的研究就显得非常重要。对于分裂频率是否是谐振频率,即频率分裂现象与频率分叉现象是否一致的观点,众说纷纭,因此对频率分叉现象的研究也显得非常必要。目前对于频率分裂现象的研究多见于串串式补偿结构,同时当频率分裂发生时,普遍做法是减小线圈之间互感或利用频率跟踪的方法以提升传输功率。然而,这两种做法的弊端及适用范围却鲜有提及。针对上述问题,本文首先对磁耦合谐振WPT串并式系统进行建模,分析了影响传输效率和传输功率的因素,选取了系统参数;其次,研究了系统的频率分裂与频率分叉特性,并分析了二者之间的关系;接着,分析了影响频率分裂现象的因素;然后,分析了频率分裂对谐振电路品质因数及逆变器工作状态的影响,并总结了在不同场合下应对频率分裂的措施;最后,在Ps IM及Pspioe中搭建了仿真模型验证了理论分析的正确性,并设计了实验平台对理论分析及仿真进行了实验验证。
[Abstract]:The extensive use of electric energy brings great convenience to human life, but the traditional contact power transmission has contact loss, and the circuit is aging. At the same time, it is not suitable to adopt the traditional wired power supply mode in some special occasions. Therefore, Wire Iess POwer Transmission (WPTS) has attracted much attention. In this paper, the magnetically coupled resonance (WPT) mode is chosen to study, and the voltage-source full-bridge topology is chosen as the high-frequency inverter circuit. The frequency splitting phenomenon exists in the magnetically coupled resonant WPT series-parallel system, which will reduce the transmission power at the natural resonance point, therefore, the frequency splitting phenomenon exists in the magnetic coupling resonant WPT series-parallel system, which can reduce the transmission power of the system at the natural resonance point. It is very important to study the characteristics of frequency splitting. There are different opinions on whether the splitting frequency is a resonant frequency, that is, whether the frequency splitting phenomenon is consistent with the frequency bifurcation phenomenon. So it is necessary to study the phenomenon of frequency bifurcation. At present, the study of frequency splitting is mostly seen in series compensation structures, and when frequency splitting occurs, The common practice is to reduce mutual inductance between coils or to use frequency tracking to increase transmission power. However, the disadvantages and scope of application of these two approaches are rarely mentioned. In this paper, we first model the magnetically coupled resonant WPT series-parallel system, analyze the factors that affect the transmission efficiency and transmission power, and select the system parameters; secondly, we study the frequency splitting and frequency bifurcation characteristics of the system. Then, the influence of frequency splitting on the quality factor of resonant circuit and the working state of inverter is analyzed. Finally, the simulation model in PS IM and Pspioe is built to verify the correctness of the theoretical analysis, and the experimental platform is designed to verify the theoretical analysis and simulation.
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM724
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，本文编号：1692026
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