感应耦合电能传输系统的参数辨识与控制仿真研究

发布时间：2017-09-13 16:47

  本文关键词：感应耦合电能传输系统的参数辨识与控制仿真研究

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【摘要】：感应耦合电能传输(Inductively Coupled Power Transfer, ICPT)技术,是一种基于电磁感应原理的新型电能传输技术,其能量发射端和能量拾取端通过高频磁场传输能量,具有较高可靠性、安全性和较低维护性的特点,是传统电能传输方式的重要补充,应用前景广阔。本文以SP型ICPT系统为研究对象,分析了其基本工作原理,利用基尔荷夫电流和电压定律建立了系统的状态空间模型,并通过软件进行了建模验证。本文利用SP型ICPT系统的状态空间模型进行参数辨识。将ICPT系统参数辨识的问题转化成最优化问题,并引入并行混沌优化算法实现最优化求解,在MATLAB软件中实现了两组不同输入数据的ICPT系统参数辨识仿真。本文针对SP型ICPT系统能量的稳定传输和稳定拾取问题,提出一种在初、次级部分设计相互独立的控制器,分别控制初级谐振电流和次级输出电压的双边控制策略。介绍了SP型ICPT系统相关的控制原理,包括移相控制和升压斩波控制,在系统初次级设计两个独立的基于智能分段控制的闭环控制系统,在MATLAB/Simulink中通过仿真实现双边控制策略,并通过与PID控制比较验证智能分段控制的有效性和优越性。本文针对SP型ICPT系统能量传输效率和稳定拾取问题,提出一种在初、次级部分设计相互独立的闭环控制系统,分别实现零电流软开关控制和输出电压控制的策略。通过对SP型ICPT系统进行阻抗分析,得出负载的适用范围。给出软开关电压控制的具体控制原理,并设计不依赖被控对象数学模型且具有较好鲁棒性的模糊PID控制器,在MATLAB/Simulink中通过仿真验证了该控制策略的有效性。
【关键词】：感应耦合电能传输 参数辨识 智能分段控制 模糊PID控制
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O441.3;TP391.9
【目录】：

• 摘要5-6
• abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 引言10-11
• 1.2 ICPT系统的基本原理11-12
• 1.3 ICPT技术的研究现状12-14
• 1.3.1 ICPT系统国外研究现状12
• 1.3.2 ICPT系统国内研究现状12-13
• 1.3.3 ICPT系统控制方法研究现状13-14
• 1.4 本课题研究目的及意义14-15
• 1.4.1 研究目的14-15
• 1.4.2 研究意义15
• 1.5 本课题研究主要内容15-17
• 第2章 SP型ICPT系统的原理与模型分析17-26
• 2.1 引言17
• 2.2 SP型ICPT系统的电路拓扑17-18
• 2.3 SP型ICPT系统的工作原理18-20
• 2.4 SP型ICPT系统的状态空间描述20-21
• 2.5 SP型ICPT系统模型的仿真验证21-25
• 2.6 本章小结25-26
• 第3章 基于混沌优化算法的SP型ICPT系统参数辨识26-40
• 3.1 引言26
• 3.2 ICPT系统的参数辨识原理26-27
• 3.3 并行混沌优化算法(PCOA)27-29
• 3.3.1 混沌特征27
• 3.3.2 并行混沌优化算法27-29
• 3.4 基于PCOA的ICPT系统参数辨识29-31
• 3.4.1 参数辨识问题描述29-30
• 3.4.2 SP型ICPT系统的参数辨识过程30-31
• 3.5 仿真研究31-39
• 3.6 本章小结39-40
• 第4章 基于智能分段控制的SP型ICPT系统双边控制40-53
• 4.1 引言40
• 4.2 ICPT系统控制原理40-43
• 4.2.1 移相控制40-42
• 4.2.2 升压斩波控制42-43
• 4.3 SP型ICPT系统双边控制43-46
• 4.3.1 初级控制器的设计44-45
• 4.3.2 次级控制器的设计45-46
• 4.4 基于智能分段控制的SP型ICPT系统双边控制的实现46-47
• 4.5 仿真研究47-52
• 4.5.1 负载变化时系统仿真分析47-49
• 4.5.2 电压切换时系统仿真分析49-52
• 4.6 本章小结52-53
• 第5章 基于模糊PID控制的SP型ICPT系统软开关电压控制53-68
• 5.1 引言53
• 5.2 SP型ICPT系统阻抗分析53-55
• 5.3 SP型ICPT系统软开关电压控制原理55-57
• 5.3.1 初级软开关控制原理56
• 5.3.2 次级电压控制原理56-57
• 5.4 模糊PID控制器的设计57-59
• 5.4.1 PID控制器的设计57-58
• 5.4.2 模糊控制器的设计58-59
• 5.5 仿真研究59-67
• 5.5.1 负载变化时系统仿真分析59-62
• 5.5.2 电压切换时系统仿真分析62-67
• 5.6 本章小结67-68
• 第6章 总结与展望68-70
• 6.1 总结68
• 6.2 展望68-70
• 参考文献70-76
• 致谢76-77
• 附录77

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本文编号：844882