双拾取ICPT系统动态建模和鲁棒H ∞ 保性能控制研究
发布时间：2021-03-26 12:45
基于电磁感应原理、大功率高频逆变及谐振补偿结构的感应耦合电能传输（Inductively coupling power transfer,ICPT）技术作为一种非接触式供电方式,摆脱了传统接触式供电带来的各种弊端。在以轨道交通牵引供电等大功率供电场合为应用背景的非接触牵引供电领域,副边采用单个电能拾取线圈的ICPT系统无法满足大功率的使用要求,双拾取线圈能更好地提高系统的传输特性,更适合于有大功率输出要求的应用场合。双拾取ICPT系统在提高输出功率的同时需要保证其稳定性,而负载两端输出电压稳定是保证输出功率稳定的重要前提。在系统中增设谐振补偿网络虽然可以实现输出电压的稳定,但会提高系统阶数,导致系统对参数变化及外部扰动高度灵敏,研究确保参数摄动和外部扰动下双拾取ICPT系统的鲁棒稳定性和性能鲁棒性的方法具有重要的理论和现实意义。在双拾取ICPT系统中,虽然可以通过增设谐振补偿网络实现原边发射线圈电流恒定与负载两端输出电压稳定,但不同的谐振补偿结构因其自身特点的不同,适应场合也不同,为此,本文基于阻抗分析法对比分析了四种基本谐振补偿结构和五种常见混合谐振补偿结构的恒流稳压性及传输特性,选...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
四种基本补偿结构
兰州交通大学硕士学位论文-13-表2.2四种基本谐振补偿电路参数参数SSSPPSPP电压，U/V20谐振频率，f/HZ37905耦合系数，k0~0.5原边线圈，L1/uH120120120120副边线圈，L2/uH12019.4412019.44原边线圈寄生电阻，R1/Ω0.005副边线圈寄生电阻，R2/Ω0.005原边电容，C1/nF585856.7356.73副边电容，C2/nF58585858负载电阻，RL/Ω20采用表2.2所示的参数，随着耦合系数k的增大，基于四种基本谐振补偿结构的ICPT系统传输效率和输出功率的变化趋势如图2.3和图2.4所示。图2.3和图2.4所呈现的变化趋势进一步证明了电压型补偿结构适合于大功率场合，而电流型补偿结构适用于小功率场合。图2.3四种基本谐振补偿拓扑的传输效率
双拾取ICPT系统动态建模和鲁棒H∞保性能控制研究-14-图2.4四种基本谐振补偿拓扑的输出功率2.3混合谐振补偿结构及传输特性分析2.3.1混合谐振补偿结构虽然基本谐振补偿结构拥有电路结构简单、参数设计简便等优点，但不适用于耦合系数低、功率级别高的使用场合，为了在克服这一缺点的同时，提高系统频率鲁棒性，滤除逆变器工作过程中产生的电压或电流谐波，减小系统输入电感或电容的值以改善系统的动态响应，双拾取ICPT系统常常采用混合谐振补偿结构，常见的混合型谐振补偿结构有TS-S型、LCC-S型、LCC-P型、D-LCC型和D-LCL型等，如图2.5所示。图2.5中，U和I1是五种混合谐振补偿结构的输入电压及电流，Lf1、LP、Cf1和C1分别为初级侧的滤波电感和滤波电容，L1和L2分别为发射线圈及接收线圈，C2、Cf2和Lf2为次级侧的滤波电容和滤波电感，I2和I3分别为流过线圈L1和L2的电流值，I4为流过负载的电流值，M为发射线圈与拾取线圈之间的互感值，RL为次级侧负载。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于背包策略的WPT系统多拾取输出控制方法[J]. 代才莉,戴欣. 电子科技大学学报. 2018(04)
[2]基于LCL-S拓扑的感应电能传输系统的建模与控制方法[J]. 林天仁,李勇,麦瑞坤. 电工技术学报. 2018(01)
[3]感应电能传输系统中多拾取线圈互感补偿方法及输出功率平衡策略[J]. 范满义,史黎明,殷正刚,姜龙斌,张发聪. 电工技术学报. 2018(17)
[4]双LCL谐振型电动汽车无线充电系统研究[J]. 景玉军,张冰战. 电力电子技术. 2017(07)
[5]感应耦合无线电能传输系统的能量法模型及特性分析[J]. 疏许健,张波. 电力系统自动化. 2017(02)
[6]非接触移动供电系统不同补偿拓扑下的鲁棒性分析[J]. 李砚玲,黄立敏,刘野然,杨鸣凯. 西南交通大学学报. 2016(06)
[7]参数扰动下感应电能传输系统改进型鲁棒控制[J]. 李砚玲,黄立敏,何正友,刘野然. 电机与控制学报. 2016(07)
[8]双LCL拓扑ICPT系统恒频恒流稳压特性研究[J]. 夏晨阳,邵祥,李玉华,林克章,谷志鹏,赖娜,周诗杰. 四川大学学报(工程科学版). 2016(03)
[9]LCL型IPT系统广义状态空间平均法建模与分析[J]. 周继昆,吴付岗,张荣. 科技通报. 2015(11)
[10]LLC谐振变换器的扩展描述函数法建模[J]. 战丽娜,王春芳,马超. 系统仿真技术. 2014(03)
博士论文
[1]无线电能传输系统能量建模及其应用[D]. 周诗杰.重庆大学 2012
[2]感应耦合电能传输系统能效特性的分析与优化研究[D]. 夏晨阳.重庆大学 2010
硕士论文
[1]电动汽车无线充电补偿电路研究[D]. 何阳.吉林大学 2018
[2]线圈位置偏移下的感应耦合电能传输系统建模与鲁棒控制研究[D]. 王卫.中国矿业大学 2018
[3]高频开关电源的软开关技术研究[D]. 杨朋凯.华北电力大学 2018
[4]基于LCC/S补偿拓扑的感应耦合无线电能传输研究[D]. 梁阗.哈尔滨工业大学 2017
[5]基于多电平及多拾取线圈的IPT系统功率提升技术研究[D]. 马林森.西南交通大学 2017
[6]多负载ICPT系统接收端稳压控制策略研究[D]. 王利.安徽理工大学 2016
[7]用于家用电器的双负载无线电能传输系统的研究[D]. 雷阳.哈尔滨工业大学 2014
[8]多拾取端ICPT系统的输出控制策略研究[D]. 罗赛.重庆大学 2014
本文编号：3101607
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
四种基本补偿结构
兰州交通大学硕士学位论文-13-表2.2四种基本谐振补偿电路参数参数SSSPPSPP电压，U/V20谐振频率，f/HZ37905耦合系数，k0~0.5原边线圈，L1/uH120120120120副边线圈，L2/uH12019.4412019.44原边线圈寄生电阻，R1/Ω0.005副边线圈寄生电阻，R2/Ω0.005原边电容，C1/nF585856.7356.73副边电容，C2/nF58585858负载电阻，RL/Ω20采用表2.2所示的参数，随着耦合系数k的增大，基于四种基本谐振补偿结构的ICPT系统传输效率和输出功率的变化趋势如图2.3和图2.4所示。图2.3和图2.4所呈现的变化趋势进一步证明了电压型补偿结构适合于大功率场合，而电流型补偿结构适用于小功率场合。图2.3四种基本谐振补偿拓扑的传输效率
双拾取ICPT系统动态建模和鲁棒H∞保性能控制研究-14-图2.4四种基本谐振补偿拓扑的输出功率2.3混合谐振补偿结构及传输特性分析2.3.1混合谐振补偿结构虽然基本谐振补偿结构拥有电路结构简单、参数设计简便等优点，但不适用于耦合系数低、功率级别高的使用场合，为了在克服这一缺点的同时，提高系统频率鲁棒性，滤除逆变器工作过程中产生的电压或电流谐波，减小系统输入电感或电容的值以改善系统的动态响应，双拾取ICPT系统常常采用混合谐振补偿结构，常见的混合型谐振补偿结构有TS-S型、LCC-S型、LCC-P型、D-LCC型和D-LCL型等，如图2.5所示。图2.5中，U和I1是五种混合谐振补偿结构的输入电压及电流，Lf1、LP、Cf1和C1分别为初级侧的滤波电感和滤波电容，L1和L2分别为发射线圈及接收线圈，C2、Cf2和Lf2为次级侧的滤波电容和滤波电感，I2和I3分别为流过线圈L1和L2的电流值，I4为流过负载的电流值，M为发射线圈与拾取线圈之间的互感值，RL为次级侧负载。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于背包策略的WPT系统多拾取输出控制方法[J]. 代才莉,戴欣. 电子科技大学学报. 2018(04)
[2]基于LCL-S拓扑的感应电能传输系统的建模与控制方法[J]. 林天仁,李勇,麦瑞坤. 电工技术学报. 2018(01)
[3]感应电能传输系统中多拾取线圈互感补偿方法及输出功率平衡策略[J]. 范满义,史黎明,殷正刚,姜龙斌,张发聪. 电工技术学报. 2018(17)
[4]双LCL谐振型电动汽车无线充电系统研究[J]. 景玉军,张冰战. 电力电子技术. 2017(07)
[5]感应耦合无线电能传输系统的能量法模型及特性分析[J]. 疏许健,张波. 电力系统自动化. 2017(02)
[6]非接触移动供电系统不同补偿拓扑下的鲁棒性分析[J]. 李砚玲,黄立敏,刘野然,杨鸣凯. 西南交通大学学报. 2016(06)
[7]参数扰动下感应电能传输系统改进型鲁棒控制[J]. 李砚玲,黄立敏,何正友,刘野然. 电机与控制学报. 2016(07)
[8]双LCL拓扑ICPT系统恒频恒流稳压特性研究[J]. 夏晨阳,邵祥,李玉华,林克章,谷志鹏,赖娜,周诗杰. 四川大学学报(工程科学版). 2016(03)
[9]LCL型IPT系统广义状态空间平均法建模与分析[J]. 周继昆,吴付岗,张荣. 科技通报. 2015(11)
[10]LLC谐振变换器的扩展描述函数法建模[J]. 战丽娜,王春芳,马超. 系统仿真技术. 2014(03)
博士论文
[1]无线电能传输系统能量建模及其应用[D]. 周诗杰.重庆大学 2012
[2]感应耦合电能传输系统能效特性的分析与优化研究[D]. 夏晨阳.重庆大学 2010
硕士论文
[1]电动汽车无线充电补偿电路研究[D]. 何阳.吉林大学 2018
[2]线圈位置偏移下的感应耦合电能传输系统建模与鲁棒控制研究[D]. 王卫.中国矿业大学 2018
[3]高频开关电源的软开关技术研究[D]. 杨朋凯.华北电力大学 2018
[4]基于LCC/S补偿拓扑的感应耦合无线电能传输研究[D]. 梁阗.哈尔滨工业大学 2017
[5]基于多电平及多拾取线圈的IPT系统功率提升技术研究[D]. 马林森.西南交通大学 2017
[6]多负载ICPT系统接收端稳压控制策略研究[D]. 王利.安徽理工大学 2016
[7]用于家用电器的双负载无线电能传输系统的研究[D]. 雷阳.哈尔滨工业大学 2014
[8]多拾取端ICPT系统的输出控制策略研究[D]. 罗赛.重庆大学 2014
本文编号：3101607
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