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非接触电能传输系统的控制方法及其ZCS软开关的研究

发布时间:2018-01-14 01:02

  本文关键词:非接触电能传输系统的控制方法及其ZCS软开关的研究 出处:《湖南大学》2014年硕士论文 论文类型:学位论文


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【摘要】:非接触感应耦合电能传输(Inductively Coupled Power Transfer, ICPT)技术作为一种新型电能传输技术,通过空间磁场耦合原理来传输电能。与传统电能传输技术不同,ICPT技术可以在有电气隔离且电源和负载没有直接接触的情况下传输电能,具有维护费用低、可靠性高,可以在易燃易爆环境下运行等优点。这项技术越来越多地运用于数码设备、家电的无线供电、人体植入式医疗设备和电动汽车的无线充电等。 本文主要对ICPT系统的控制方法及其ZCS软开关实现进行了研究。首先介绍了非接触电能传输技术的国内外研究现状、应用及发展前景。简要阐述了非接触电能传输系统的基本结构和工作原理,介绍了ZCS软开关的组成及原理。 分析了能量注入式电路拓扑及其工作原理,提出了改进的能量注入式控制方法,将能量注入模式和自由谐振模式两种模式的切换周期由一个谐振周期的整数倍,改成了半个谐振周期的整数倍,这样系统切换模式更加迅速。通过改变能量注入占空比、动态调节原边的逆变电路的工作模式,实现控制输出电压的目的。分析了负载参数变动对系统性能的影响,计算了能量注入占空比。简单地分析了系统频率分叉的现象,提出了ICPT控制策略。 使用MATLAB/Simulink对系统及其ZCS软开关实现进行了仿真。仿真结果验证了频率分叉这一现象,也表明了本文提出的能量注入式控制方法可以保证逆变器工作在ZCS软开关状态,同时可根据负载阻值的变化动态调节能量注入占空比,,进而达到稳压的目的。 最后对实验装置进行了设计,包括主电路、检测电路和驱动电路的设计,并且最后调试通过。通过实验研究表明,能量注入式控制方法可以很好地实现ICPT系统的控制目的。
[Abstract]:Inductively Coupled Power transfer (ICPTT) is a new type of power transmission technology. Different from traditional power transmission technology, ICPT technology can transmit electric energy without direct contact between power supply and load. It has the advantages of low maintenance cost, high reliability, and can operate in flammable and explosive environment. This technology is more and more used in wireless power supply of digital equipment and household appliances. Human implantable medical devices and electric vehicles for wireless charging and so on. In this paper, the control method of ICPT system and the realization of ZCS soft switch are studied. Firstly, the research status of contactless power transmission technology at home and abroad is introduced. In this paper, the basic structure and working principle of contactless power transmission system are briefly described, and the composition and principle of ZCS soft switch are introduced. The topology and working principle of energy injection circuit are analyzed, and an improved energy injection control method is proposed. The switching period of energy injection mode and free resonance mode is changed from integer times of one resonant period to integer times of half resonant period. By changing the duty cycle of energy injection, the operating mode of the inverter circuit on the original side can be dynamically adjusted. The effect of load parameters on system performance is analyzed and the duty cycle of energy injection is calculated. The phenomenon of system frequency bifurcation is analyzed briefly and a ICPT control strategy is proposed. MATLAB/Simulink is used to simulate the system and its ZCS soft switch. The simulation results verify the phenomenon of frequency bifurcation. It also shows that the proposed energy injection control method can ensure that the inverter works in the ZCS soft switching state, and can dynamically adjust the energy injection duty cycle according to the change of load resistance. And then achieve the purpose of voltage stabilization. Finally, the experimental device is designed, including the main circuit, detection circuit and drive circuit design, and finally debugging through. The energy injection control method can achieve the control purpose of ICPT system well.
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TM724

【参考文献】

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本文编号:1421307

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