感应电能传输系统ZVS特性及取电侧并联技术研究

发布时间：2020-06-14 11:53

【摘要】：感应电能传输(Inductive Power Transfer,IPT)技术利用电磁感应原理将能量通过磁场耦合至次级侧,具有安全、方便、维护成本低等优点,被广泛应用于移动式物流运输、电动汽车和电子产品等领域。LCC/S型补偿的IPT系统由于其输出电压增益与负载无关的特点,在感应电能传输系统中的应用较广。本文利用基波近似法对LCC/S型补偿IPT系统主电路进行分析,得到IPT系统的基波等效模型,并从二端口网络的角度研究补偿网络特性,分析LCC/S型补偿网络的谐振条件、原边线圈的电流特性以及系统的输出特性。最后,利用MATLAB/Simulink仿真软件对LCC/S型补偿主电路特性进行仿真分析,验证主电路特性分析的正确性。针对LCC/S型补偿IPT系统功率传输的效率问题,本文首先对移相控制模式下的主电路模态进行分析,提出一种使全桥逆变电路实现零电压开通(zero voltage switching,ZVS)条件的方法。为此,采用时域分析法对LCC/S型补偿网络输入电流在开关管开关时刻的值进行精确分析,得到移相控制模式下补偿网络输入电流的时域表达式,并对开关管实现ZVS条件时的参数进行优化设计。同时,考虑到提高IPT系统的输出功率,本文提出一种取电侧模块进行并联的方法,给出基于电流误差前馈的均流控制系统分析方法,建立在均流误差前馈控制方法下Buck变换器的闭环小信号模型,在此基础上分析电压环和均流环控制回路的设计方法。最后,搭建LCC/S型补偿IPT系统的原理样机,实验结果与理论分析、仿真分析的结果一致,验证分析LCC/S型补偿IPT系统的ZVS特性的正确性和取电侧并联时均流控制策略的有效性。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM724
【图文】：

首的研究团队，经过 John T. Boys 教授研发团队二十多年对感应电能传输系统的理论和实践进行深入的研究，形成了完善的理论体系。经过多年在感应电能传输系统上不懈的努力，他们在感应电能传输的理论和实践上都取得了重大的突破，上百篇文章在重要期刊上发表，多项专利在工业领域上应用，在有轨电车、物流运输、电动汽车等多个领域得到了较好的应用，在补偿结构[13-15]、线圈设计及系统控制[16-19]等方面都是国际引领者。图 1-2为新西兰奥克兰大学与日本的Daifuku公司合作开发的感应电能传输产品[20]，其中图 1-2（a）为 Daifuku 的货物运送无尘车间系统，图 1-2（b）为Daifuku 的液晶显示器无尘生产车间。这些设备采用感应电能传输系统进行供电，防止摩擦和电火花带来的诸多问题，同时保证车间的无尘要求。

图 1-2为新西兰奥克兰大学与日本的Daifuku公司合作开发的感应电能传输产品[20]，其中图 1-2（a）为 Daifuku 的货物运送无尘车间系统，图 1-2（b）为Daifuku 的液晶显示器无尘生产车间。这些设备采用感应电能传输系统进行供电，防止摩擦和电火花带来的诸多问题，同时保证车间的无尘要求。（a） （b）图 1-2 无尘车间的感应电能传输系统

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本文编号：2712744