基于原边控制的无线电能传输系统功效研究

发布时间：2021-01-18 07:41

　　磁耦合谐振式无线电能传输（Wireless Power Transmission,简称WPT）系统具有远距离高效传输的特点,因此成为当前的研究热点。当处于过耦合状态时,磁耦合谐振式WPT系统发生频率分裂,即输出功率出现多个极值点,且输出功率在固有谐振频率处大幅下降为极小值的现象。此时功效最大点对应频率不一致,在实际应用时表现为系统输出性能下降。因此,为了进一步提升系统性能,需要削弱频率分裂带来的不利影响。目前消除频率分裂的不利影响的控制方法主要有:机械调节耦合系数、频率跟踪、动态补偿调谐。以上的控制方式无法同时兼顾系统功效和控制系统的复杂度。因此,本文以实际功效一致的要求为目标,采用原边控制的方法,实现功率和效率的同步提升。本文基于串串型磁耦合谐振式WPT系统的频率分裂特性的研究,分析影响频率分裂的因素,从而推导出各因素的求解公式。针对串串型磁耦合谐振式WPT系统的特点,对影响因素进行寻优求解。当影响因素变化导致频率分裂时,为了避免原副边通讯,本文采用原边控制方法,在消除频率分裂的不利影响的同时实现效率的提升。该控制方法通过在高频逆变前加入Boost电路进行输出功率的控制,并对全桥逆变... 

【文章来源】：西安理工大学陕西省

【文章页数】：55 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

输出功率与工作频率的关系

2磁耦合谐振WPT串串式系统分析900Q（2-16）其中，Q为品质因数，如式（2-17）所示。CRRLQ001（2-17）将耦合因数δ和失谐因子ξ代入式（2-12）中，可以得出耦合因数与输出功率的表达式如式（2-18）所示。LPLRjVP222221（2-18）进而可以推导出系统归一化功率，如式（2-19）所示。22222max4414LLPP（2-19）图2-5为归一化功率关于耦合因数和失谐因子的曲面图。从图中我们可以看出，在δ≤1（欠耦合和临近耦合）处，系统在失谐因子ξ=0（系统原谐振点）处功率为唯一的极大值，此时系统未发生频率分裂；在δ＞1（过耦合）时，输出功率存在2个极大值和1个极小值，输出功率在失谐因子ξ=0处功率为极小值，在偏移谐振点处输出功率为极大值，系统发生频率分裂。图2-5归一化功率与耦合因数及失谐因子的关系图Fig.2-5Normalizedactivepowerasafunctionofcouplingfactorandmismatchfactor如图2-6所示为系统传输效率关于失谐因子和耦合因数的曲面图。如图2-6所示，效率不会出现多个极值的现象。效率一直在自然谐振频率点达到极大值。图2-6效率的频率响应曲线Fig2-6Frequencyresponsecurveofefficiencyαη

2磁耦合谐振WPT串串式系统分析900Q（2-16）其中，Q为品质因数，如式（2-17）所示。CRRLQ001（2-17）将耦合因数δ和失谐因子ξ代入式（2-12）中，可以得出耦合因数与输出功率的表达式如式（2-18）所示。LPLRjVP222221（2-18）进而可以推导出系统归一化功率，如式（2-19）所示。22222max4414LLPP（2-19）图2-5为归一化功率关于耦合因数和失谐因子的曲面图。从图中我们可以看出，在δ≤1（欠耦合和临近耦合）处，系统在失谐因子ξ=0（系统原谐振点）处功率为唯一的极大值，此时系统未发生频率分裂；在δ＞1（过耦合）时，输出功率存在2个极大值和1个极小值，输出功率在失谐因子ξ=0处功率为极小值，在偏移谐振点处输出功率为极大值，系统发生频率分裂。图2-5归一化功率与耦合因数及失谐因子的关系图Fig.2-5Normalizedactivepowerasafunctionofcouplingfactorandmismatchfactor如图2-6所示为系统传输效率关于失谐因子和耦合因数的曲面图。如图2-6所示，效率不会出现多个极值的现象。效率一直在自然谐振频率点达到极大值。图2-6效率的频率响应曲线Fig2-6Frequencyresponsecurveofefficiencyαη


本文编号：2984562