基于开关电容的电流馈电型无线电能传输系统的研究
发布时间：2021-10-29 00:51
为了满足电气化交通领域与电子消费领域不断增长的便捷化需求,无线电能传输技术获得了广泛的关注。感应式电能传输技术本身具有的传输功率大、传输距离中等与安全性较高的优点使其更适用于电动汽车与便捷式设备等电气电子消费领域的商业应用。传统的感应式电能传输技术通过电容补偿网络对松耦合变压器的自感或漏感进行补偿以获得最大的传输功率与传输效率。实际应用中不可避免的松耦合变压器偏移与负载变化限制了感应式电能传输系统的应用场合。负载与感抗的变化使谐振点发生偏移,导致感应式电能传输系统的直流输出电压变化和零相位角特性失效,进而引起系统的视在功率提高、开关管电压和电流应力增大等问题。针对现有感应式电能传输系统的不足,提出一种基于开关电容的电流馈电型无线电能传输系统。该系统根据松耦合变压器在偏移情况下的参数变化特性,以自感作为补偿对象,采用基于互感模型的PS/S补偿网络,结合串联补偿与并联补偿的优点,在定频条件下通过补偿电容的动态调节改善了系统的性能。提出的开关电容结构适用于负载变化与松耦合变压器发生偏移的情况,通过控制移相角,调节单个周期内开关电容的充放电时间。当系统工作参数发生变化时,可以动态调节开关电容等...
【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】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 感应式电能传输系统的研究现状
1.2.1 补偿网络
1.2.2 松耦合变压器
1.2.3 变频控制与可变参数开关电容结构
1.3 论文主要研究内容
第2章 感应式电能传输系统的补偿方式
2.1 引言
2.2 电压馈电型与电流馈电型补偿网络的区别
2.3 漏感模型的分析
2.3.1 电压馈电型漏感模型补偿网络分析
2.3.2 电流馈电型漏感模型补偿网络分析
2.4 互感模型的分析
2.4.1 电压馈电型互感模型补偿网络分析
2.4.2 电流馈电型互感模型补偿网络分析
2.5 补偿网络的特性分析与对比
2.6 本章小结
第3章 松耦合变压器的分析与设计
3.1 引言
3.2 松耦变压器的分析与研究
3.2.1 松耦合变压器性能的影响因素
3.2.2 松耦合变压器传输功率与传输效率的分析
3.3 松耦合变压器的设计与补偿模型的确定
3.3.1 气隙距离的确定
3.3.2 水平偏移情况下的参数变化
3.3.3 松耦合变压器参数与补偿模型的确定
3.4 本章小结
第4章 基于开关电容的电流馈电型PS/S补偿网络
4.1 引言
4.2 基于开关电容的电流馈电型PS/S补偿网络分析
4.2.1 电流馈电型PS/S补偿网络的特性分析
4.2.2 开关电容结构的工作原理
4.2.3 移相角β与可变电容量C_(eq)的关系
4.3 并联型开关电容结构的适用性与优越性
4.3.1 PS/S网络并联电容需求分析
4.3.2 开关电容结构的损耗计算与对比
4.4 输出电压可控的调制方式
4.5 仿真分析
4.5.1 开关电容结构的仿真分析
4.5.2 输出电压可控调制方式的仿真分析
4.5.3 单电压环闭环仿真分析
4.6 本章小结
第5章 补偿网络的实验结果及分析
5.1 引言
5.2 额定工况下的实验结果分析
5.3 轻载情况下的实验结果分析
5.4 偏移情况下的实验结果分析
5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]感应和谐振无线电能传输技术的发展[J]. 张波,疏许健,黄润鸿. 电工技术学报. 2017(18)
[2]磁耦合谐振式无线电能传输技术研究动态与应用展望[J]. 黄学良,王维,谭林林. 电力系统自动化. 2017(02)
[3]电动汽车动态无线充电关键技术研究进展[J]. 朱春波,姜金海,宋凯,张千帆. 电力系统自动化. 2017(02)
[4]无线电能传输技术的研究现状与应用[J]. 范兴明,莫小勇,张鑫. 中国电机工程学报. 2015(10)
[5]耦合谐振式无线电能传输的传输效率最佳频率[J]. 唐治德,徐阳阳,赵茂,彭一灵. 电机与控制学报. 2015(03)
[6]无线电能传输技术的关键基础与技术瓶颈问题[J]. 杨庆新,章鹏程,祝丽花,薛明,张献,李阳. 电工技术学报. 2015(05)
[7]无线电能传输技术研究与应用综述[J]. 黄学良,谭林林,陈中,强浩,周亚龙,王维,曹伟杰. 电工技术学报. 2013(10)
[8]电磁耦合谐振式传能系统的频率分裂特性研究[J]. 张献,杨庆新,陈海燕,李阳,张欣,金亮. 中国电机工程学报. 2012(09)
[9]新型无接触电能传输系统的稳定性分析[J]. 武瑛,严陆光,徐善纲. 中国电机工程学报. 2004(05)
本文编号：3463643
【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】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 感应式电能传输系统的研究现状
1.2.1 补偿网络
1.2.2 松耦合变压器
1.2.3 变频控制与可变参数开关电容结构
1.3 论文主要研究内容
第2章 感应式电能传输系统的补偿方式
2.1 引言
2.2 电压馈电型与电流馈电型补偿网络的区别
2.3 漏感模型的分析
2.3.1 电压馈电型漏感模型补偿网络分析
2.3.2 电流馈电型漏感模型补偿网络分析
2.4 互感模型的分析
2.4.1 电压馈电型互感模型补偿网络分析
2.4.2 电流馈电型互感模型补偿网络分析
2.5 补偿网络的特性分析与对比
2.6 本章小结
第3章 松耦合变压器的分析与设计
3.1 引言
3.2 松耦变压器的分析与研究
3.2.1 松耦合变压器性能的影响因素
3.2.2 松耦合变压器传输功率与传输效率的分析
3.3 松耦合变压器的设计与补偿模型的确定
3.3.1 气隙距离的确定
3.3.2 水平偏移情况下的参数变化
3.3.3 松耦合变压器参数与补偿模型的确定
3.4 本章小结
第4章 基于开关电容的电流馈电型PS/S补偿网络
4.1 引言
4.2 基于开关电容的电流馈电型PS/S补偿网络分析
4.2.1 电流馈电型PS/S补偿网络的特性分析
4.2.2 开关电容结构的工作原理
4.2.3 移相角β与可变电容量C_(eq)的关系
4.3 并联型开关电容结构的适用性与优越性
4.3.1 PS/S网络并联电容需求分析
4.3.2 开关电容结构的损耗计算与对比
4.4 输出电压可控的调制方式
4.5 仿真分析
4.5.1 开关电容结构的仿真分析
4.5.2 输出电压可控调制方式的仿真分析
4.5.3 单电压环闭环仿真分析
4.6 本章小结
第5章 补偿网络的实验结果及分析
5.1 引言
5.2 额定工况下的实验结果分析
5.3 轻载情况下的实验结果分析
5.4 偏移情况下的实验结果分析
5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]感应和谐振无线电能传输技术的发展[J]. 张波,疏许健,黄润鸿. 电工技术学报. 2017(18)
[2]磁耦合谐振式无线电能传输技术研究动态与应用展望[J]. 黄学良,王维,谭林林. 电力系统自动化. 2017(02)
[3]电动汽车动态无线充电关键技术研究进展[J]. 朱春波,姜金海,宋凯,张千帆. 电力系统自动化. 2017(02)
[4]无线电能传输技术的研究现状与应用[J]. 范兴明,莫小勇,张鑫. 中国电机工程学报. 2015(10)
[5]耦合谐振式无线电能传输的传输效率最佳频率[J]. 唐治德,徐阳阳,赵茂,彭一灵. 电机与控制学报. 2015(03)
[6]无线电能传输技术的关键基础与技术瓶颈问题[J]. 杨庆新,章鹏程,祝丽花,薛明,张献,李阳. 电工技术学报. 2015(05)
[7]无线电能传输技术研究与应用综述[J]. 黄学良,谭林林,陈中,强浩,周亚龙,王维,曹伟杰. 电工技术学报. 2013(10)
[8]电磁耦合谐振式传能系统的频率分裂特性研究[J]. 张献,杨庆新,陈海燕,李阳,张欣,金亮. 中国电机工程学报. 2012(09)
[9]新型无接触电能传输系统的稳定性分析[J]. 武瑛,严陆光,徐善纲. 中国电机工程学报. 2004(05)
本文编号：3463643
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