无线电能传输系统中的功率因数校正技术研究

发布时间：2017-04-14 15:12

  本文关键词：无线电能传输系统中的功率因数校正技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：无线电能传输(WPT)技术是一种安全、便捷、具有很大潜在商业价值的新兴技术。大功率WPT系统在投入使用时将对电网造成包括谐波污染在内的一系列影响,需要引入相应的有源功率因数校正(APFC)装置加以改善。电动汽车无线充电系统对APFC环节的要求较高:网侧功率因数达到0.95以上,效率达到96%~97%,功率等级1~10kW或更高。本文首先根据电动汽车对无线充电系统的技术要求,以采用全桥谐振变换器和串-并补偿网络的电磁感应式WPT系统为研究对象,对其电气特性进行了分析,着重研究了参数失配情况下的功率特点,明确了APFC在WPT系统中的必要性和所发挥的作用。根据WPT系统的应用要求设计了三级交错Boost APFC方案,并提出了一种新的用于平均电流控制的电流检测方法:用IGBT电流替代电感电流实现电压电流双闭环控制。仿真验证了这种新的电流检测方法的可行性,实现了高达0.999的功率因数。此外,本文还仿真验证了三级交错Boost APFC应用于不同功率等级的WPT系统,功率因数校正效果良好(0.99),输入电流纹波抑制效果明显,效率达到97%以上。以理论分析和仿真验证为基础设计了基于FAN9673多通道模拟控制芯片的2.5kW三级交错Boost APFC硬件电路,采用IGBT电流检测替代电感电流检测进行平均电流控制。对样机进行了0.5~2.5k W不同功率等级的电阻负载实验,实现了大于0.99的功率因数和96%以上的效率。本文的后续研究将着重于将该样机应用于完整的WPT系统进行进一步实验验证。
【关键词】：无线电能传输 有源功率因数校正 多级交错 双闭环控制 电流检测
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM46;TM724
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 绪论12-24
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 无线电能传输技术13-17
• 1.2.1 WPT技术的研究现状13-15
• 1.2.2 WPT技术的应用前景15-17
• 1.3 功率因数校正技术17-22
• 1.3.1 功率因数校正的意义和方法17-19
• 1.3.2 APFC变换电路19-20
• 1.3.3 APFC在WPT系统中的应用要求20-22
• 1.4 主要研究内容和意义22-24
• 第二章 电磁感应式WPT系统原理与工作特性24-33
• 2.1 电磁感应式WPT系统基本构成24-25
• 2.2 WPT系统功率变换器与补偿网络25-27
• 2.2.1 原边功率变换器的拓扑形式25-26
• 2.2.2 补偿网络特性26-27
• 2.3 WPT系统电气模型与功率特性27-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第三章 APFC方案选择与原理分析33-49
• 3.1 方案选择33-34
• 3.2 传统Boost APFC电路分析34-38
• 3.2.1 电路结构与稳态模型34-37
• 3.2.2 小信号模型分析37-38
• 3.3 三级交错Boost APFC电路分析38-48
• 3.3.1 基本结构和工作状态分析38-43
• 3.3.2 电感电流纹波分析43-45
• 3.3.3 双闭环控制原理45-46
• 3.3.4 电流替代法46-48
• 3.4 本章小结48-49
• 第四章 三级交错BOOST APFC方案仿真研究49-59
• 4.1 电流替代法实现三级交错Boost APFC仿真分析49-52
• 4.1.1 仿真电路49-50
• 4.1.2 仿真结果分析50-52
• 4.2 三级交错Boost APFC应用于WPT系统的仿真验证52-57
• 4.2.1 仿真电路52-54
• 4.2.2 仿真结果分析54-57
• 4.3 本章小结57-59
• 第五章 三级交错BOOST APFC设计与实现59-79
• 5.1 总体设计方案59-60
• 5.2 主电路设计60-64
• 5.2.1 开关频率选择60
• 5.2.2 电感设计60-62
• 5.2.3 输出电容设计62-63
• 5.2.4 测流电阻设计63
• 5.2.5 功率器件选择63-64
• 5.3 控制电路设计64-72
• 5.3.1 控制芯片介绍64-65
• 5.3.2 控制电路参数设计65-72
• 5.3.3 控制电路实现72
• 5.4 实验结果与分析72-77
• 5.5 本章小结77-79
• 第六章 总结与展望79-82
• 6.1 论文工作总结79-81
• 6.2 展望81-82
• 参考文献82-86
• 致谢86-87
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文87-88
• 攻读硕士学位期间参加的科研项目88-89
• 附件89-91

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