非接触励磁能量传输系统的负载功率前馈闭环控制研究

发布时间：2020-07-06 20:46

【摘要】：目前绝大多数同步电机励磁系统的能量传输是采用金属导线连接的方式,该连接方式使该系统存在诸多缺陷,比如裸露的导线易造成安全问题,以及不能满足电动汽车、医疗等一些领域对能量传输的特殊需求,为了克服传统能量传输方式的诸多不足,非接触能量传输技术也就随之诞生。由于励磁同步电机中电刷的存在无形之中不仅影响了系统的稳定性,还增加励磁同步电机的故障率,因此车载励磁系统必然要实现无刷化,而国内外同步电机无刷励磁技术或多或少地存在一些不足和问题,比如在结构的复杂程度、附加的磁场、主磁场调节的难易程度等方面,本文介绍的非接触式同步电机转子励磁控制系统对于同步电动机和同步发电机均适用,一方面省去了励磁系统的电刷,另一方面改进了现在无刷同步电机存在的一些不足,进而使电机的工作效率以及功率因数显著提升。本文论述了非接触励磁能量传输系统构成以及非接触式同步电机转子励磁系统的工作原理,分析了非接触罐式变压器的特性,针对其漏感较大,选择互感模型来简化非接触变压器的等效电路,通过分析谐振补偿网络中映射阻抗特性以及功率传输特性,确定采用串联-串联补偿结构对漏感进行补偿。通过MATLAB/Simulink建立了补偿前后的变压器的数学模型并进行仿真,得到补偿前后变压器的原边电压、副边电压以及副边电流的仿真波形,通过对比补偿前后的波形,验证了串联-串联补偿结构能够很好地补偿漏感。为了改善系统的输出特性和稳定性,同时提高系统的抗干扰能力,提出了负载功率前馈算法,先分析得到简化的电路模型,然后建立动态方程来分析负载功率前馈控制算法,通过Saber2012搭建仿真模型,对比系统在开环、PI闭环控制以及负载功率前馈控制下直流输出的仿真波形,验证了负载功率前馈控制算法的理论。最后,搭建了非接触同步电机转子励磁系统的实验平台,对该系统的输出特性进行实验分析,验证了本文提出的方法和仿真结果的正确性。
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U469.72
【图文】：

图 1-1 60W 灯泡远程供电实验Fig.1-1 60W lamp remote power supply experiment内的研究现状于国外，国内的相关研究起步较晚，目前国内主要有重庆大学、南京理工大学、湖南大学、中科院电工研究所、郑力于非接触能量传输技术的理论研究和相关应用产品的开发02年初，重庆大学的孙跃教授带领科研小组开始从事对非研究工作。他们在该技术的主电路拓扑结构、控制策略和究取得了不错的成果，并已经掌握了相关的技术原理。首动追踪磁力线方位的由度拾取机构解决了拾取的方向问题单向能量传输想要获得能量的反馈信息相当困难，为此研变换拓扑结构和该结构采用的调幅控制算法；再次，以能基础，增大了大范式非接触能量传输系统的非接触距离；线性行为分析。同时在该技术的应用开发和推广方面也取

第2章 非接触励磁能量传输系统构成在非接触励磁能量传输系统中，DC/DC 变换器采用松耦合变压器进行隔离，它和传统的紧耦合变压器相比，最大的区别在于它将原边和副边相互分离，并且原边和副边均能构成磁回路，根据电磁感应耦合关系将能量从原边传输到副边。该系统的最为关键的构件是非接触磁罐变压器，它有非接触隔离变压的功能。由于磁罐变压器的工作方式基于松耦合，因此传统励磁电源中的集电环以及电刷能够通过采用磁罐变压器来替代，从而真正实现励磁的无刷化。2.1 非接触励磁能量传输框架结构非接触励磁能量传输方式是一种以电磁耦合原理为基础的新型能量传输方式，它的原理框图如图 2-1 所示。

对于非接触励磁能量传输技术而言，其核心即以磁场耦合的方式取代传统能量传输技术使用的电气连接方式，所以通常都选择使用工作在松耦合状态下的可分离变压器，它将作为一种新型电能传输方式的非接触励磁能量传输应用于新能源汽车车载电机的无刷励磁系统中，该系统解决了传统励磁方式中诸如存在电刷以及采用金属导线的连接方式等缺陷，而且新能源汽车对供电系统的各方面要求都该系统均能够满足。在非接触式同步电机转子励磁系统中，同步电机的无刷励磁是通过采用高频励磁电源来实现的，而高频励磁电源选用的是非接触式高频隔离 DC-DC 变换器。非接触式同步电机转子励磁系统包括高频逆变模块、非接触罐式高频变压器、能量补偿网络模块、全波整流滤波模块和励磁绕组，其系统原理框图如图 2-2 所示。

【参考文献】

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本文编号：2744109