非接触式励磁电源SSP补偿拓扑的研究

发布时间：2020-05-15 01:47

【摘要】：电磁调速电机的励磁系统属于给旋转部分供电,因此本文结合非接触式无线电能传输技术,取代了传统的电刷、滑环给励磁系统供电。本励磁电源解决了传统供电方式的弊端。本文从非接触式电能传输系统的工作原理入手,设计合理的无功补偿,达到提升功率密度,提高变换效率的目的。由于非接触式电能传输系统的电压增益随松耦合变压器参数、运行频率的变化而变化,加入补偿之后属于高阶系统,易发生频率分叉现象,而且对系统的控制也不方便。因此本文采用前级boost电路级联全桥谐振电路。前级的电路实现调压的功能,后级的电路实现向旋转部分供电的需求。首先,本文介绍了电磁调速电机的工作原理,提出非接触式励磁电源供电的构想。进一步介绍了非接触式供电的原理。针对非接触式供电电压增益受负载影响以及传输效率较低的问题,提出boost级联谐振变换器的电路拓扑。其次,对松耦合变压器进行了建模分析。T型等效电路以及互感等效电路分别进行补偿分析和阻抗分析。通过MATLAB仿真,对各种补偿方式(PSSS补偿,PSSP补偿,PPSS补偿,PPSP补偿,PSSSP补偿)的电压增益,以及系统的效率进行了分析对比。最后确定了系统的补偿结构。最后,对所提PSSSP补偿拓扑进行了saber仿真和实验验证,实现了非接触式电能传输电路电压增益稳定,与负载无关,提高了系统的传输效率。仿真分析和实验验证了理论分析的正确性。
【图文】：

实例图,电动汽车,供电系统,实例

该系统具有高效，简单，更方便的优点。只需要在公路下面每隔几米的距离铺设金属线圈，就能高效的实现电能的非接触式传输。自从非接触式电能传输的理念引入到国内以后，我们的学者经过不懈的努力，取得系列的研究成果。虽然实现了小型化的应用，但我们在非接触式电能传输的效率和功级方面与国外先进技术还有一定的差距。天津工业大学，重庆大学，东南大学在谐振线电能传输的理论推导和实物制作方面都取得了不错的研究成果，尤其以下学者对非式电能传输的理论和实践做出了巨大的贡献。重庆大学自动化学院[16][17][48]以孙跃教授为首的科研团队在 2000 年以后对非接触式传输技术进行了紧密地跟进研究，对系统的电能拾取机构方向性分析、系统的频率稳控制、输出电压及输出电流的控制以及系统的建模等都取得了一定的研究成果[9][17]。2开发的电动汽车无线充/供电系统顺利的通过验收。该系统不仅使非接触式电能传输的提高 90％以上，而且可实现速度达到 60km/h 的不停车充电。定点停车无线供电的垂离达到 40cm，360°横向位移可达 20cm，最大输出功率为 30kw。

高次谐波电流,占比,基波电流,品质因数

电路的品质因数为：ω=LQR（2.3（2.32）代入式（2.31）整理得：( )22 2 2111= +nIIn Q n（2.3由上述表达式通过 matlab 可以做出高次谐波电流和品质因数与谐波之间的关系图 2.10 所示。由图可得随着品质因数 Q 的增加，n 次谐波电流与基波电流的比值会越，高频条件下品质因数一般会大于 1，由图可以看出当 Q=1 时，3 次谐波电流的占降低到基波电流的 0.18 倍以下，，当 Q=3 时，已经降低到基波电流的 0.1 以下。当时，随着谐波频率的增加，高次谐波电流与基波电流的比值也会越来越小。因此在源中，由于谐振频率比较大，Q 值也会变大，因此高次谐波对电路的作用可以忽略不研究基波对电路的作用。当然由于忽略了高次谐波的作用，会与实际实验带来一些偏差。因此基波分析法适用于谐振变换器的分析。
【学位授予单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM724

【参考文献】