基于开关电容动态补偿技术的无线电能传输系统研究

发布时间：2021-02-20 14:34

　　随着电子设备无线充电、电动汽车无线充电逐渐进入大众的视野与生活,无线电能传输受到了越来越广泛的关注。相对于有线电能传输,无线电能传输具有安全性高、灵活便捷等优势,其中感应耦合式无线电能传输技术的应用尤为广泛,人们对线圈位置灵活性和负载变化灵活性的要求也越来越高。但线圈间相对位置或负载的改变会导致系统效率和传输特性变化,这极大地限制了无线电能传输技术的应用,如何解决线圈位置、负载灵活性与系统性能之间的矛盾成为亟待解决的问题。为解决上述问题,本文结合补偿拓扑设计,提出一种基于开关电容的无线电能传输系统方案,其中开关电容是一种由开关管和定值电容组成的拓扑结构,其等效容值可调。引入开关电容拓扑代替定值电容作为补偿电容,从而在线圈间相对位置变化导致线圈参数变化时,可以通过调节开关电容等效容值进行调谐,为动态补偿提供了拓扑基础。针对基于开关电容的无线电能传输系统方案的特点,本文设计双环控制策略实现系统的动态补偿,在线圈间出现相对位置改变或负载变化时进行动态调节,实现效率优化和恒压输出。其中频率控制环基于锁相环原理,用于实现原、副边漏感与串联补偿电容的调谐;开关电容环则应用频率扫描仿真得到系统开环波... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景和意义
    1.2 变参数条件下的WPT系统研究现状
        1.2.1 磁芯线圈结构
        1.2.2 电路拓扑
        1.2.3 控制策略
        1.2.4 系统参数优化
    1.3 开关电容研究现状
    1.4 论文主要研究内容
第2章 变参数条件下的WPT系统拓扑设计
    2.1 引言
    2.2 变参数条件下的WPT系统特性
    2.3 补偿拓扑设计
        2.3.1 基本补偿拓扑
        2.3.2 S/SP补偿拓扑
    2.4 变参数条件下S/SP补偿的WPT系统
        2.4.1 S/SP完全补偿的WPT系统工作原理
        2.4.2 变参数时S/SP补偿的WPT系统工作情况
    2.5 本章小结
第3章 基于开关电容的WPT系统动态补偿策略
    3.1 引言
    3.2 控制思路分析
    3.3 开关电容原理
        3.3.1 PWM调制型开关电容
        3.3.2 移相调制型开关电容
        3.3.3 两种开关电容比较
    3.4 双环控制策略
        3.4.1 基于锁相环的频率控制
        3.4.2 开关电容控制
        3.4.3 双环控制策略
    3.5 本章小结
第4章 基于开关电容的WPT系统参数设计
    4.1 引言
    4.2 主电路参数设计
        4.2.1 基本运行参数设计
        4.2.2 开关电容参数设计
    4.3 控制器参数设计
        4.3.1 频率环控制器参数设计
        4.3.2 PWM型开关电容控制器参数设计
        4.3.3 移相型开关电容控制器参数设计
    4.4 本章小结
第5章 基于开关电容的WPT系统仿真与实验
    5.1 引言
    5.2 基于开关电容的WPT系统仿真
        5.2.1 基于PWM型开关电容的WPT系统仿真
        5.2.2 基于移相型开关电容的WPT系统仿真
        5.2.3 变参数时的动态补偿仿真
        5.2.4 效率仿真
    5.3 基于PWM型开关电容的WPT系统实验
        5.3.1 变耦合情况实验
        5.3.2 变负载实验
        5.3.3 动态实验
        5.3.4 效率实验
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]无线电能传输技术国内外研究综述[J]. 钟睿哲,李雷远,刘刚,任国芳,张长江,张震,吴娱.  科技与创新. 2019(12)

硕士论文
[1]可控开关电容SCC的拓扑及其应用研究[D]. 孙伟华.华南理工大学 2017



本文编号：3042909