本文選題：感應(yīng)電能傳輸　切入點：鉗位五電平　出處：《西南交通大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：近年來隨著電力電子技術(shù)的技術(shù)的發(fā)展,感應(yīng)電能傳輸(Inductive Power Transfer,IPT)技術(shù)在大功率應(yīng)用方面得到了長足進步,這使得IPT系統(tǒng)取代接觸網(wǎng)以非接觸的方式為軌道機車供電成為可能;由于軌道機車的額定功率達兆瓦,受功率半導(dǎo)體器件耐壓、耐流限制,使得IPT系統(tǒng)的功率容量難以滿足大功率軌道機車的需求,因此有必要優(yōu)化IPT系統(tǒng)的功率特性以滿足大功率負載的工作需求。一般來說,功率容量和工作效率是IPT系統(tǒng)兩大關(guān)鍵的技術(shù)指標。為提高IPT系統(tǒng)的功率容量,使得決定輸入功率的逆變器和和決定輸出功率的拾取機構(gòu)成為IPT系統(tǒng)的重點優(yōu)化對象。然而受半導(dǎo)體器件容量限制,傳統(tǒng)的基于單相全橋逆變器和單拾取線圈的IPT系統(tǒng)輸出功率很難滿足大功率負載需求。在現(xiàn)有半導(dǎo)體容量下,利用多電平逆變器和多拾取線圈成為提高IPT系統(tǒng)功率容量的一種快捷有效途徑。另外,由于IPT系統(tǒng)的最優(yōu)電阻會隨著機車運動導(dǎo)致的互感變化而改變,同時IPT系統(tǒng)的負載功率變化會改變其等效電阻,進而影響IPT系統(tǒng)的工作效率,因此有必要提出一種效率優(yōu)化方法以實現(xiàn)IPT系統(tǒng)實時高效地為移動負載供電。(1)利用鉗位多電平逆變器的高耐壓特性,以提高輸入電壓的方式提高逆變器的功率容量。由于逆變器輸出電壓的低次諧波會影響IPT系統(tǒng)的穩(wěn)定性及其工作效率,而逆變器輸出電壓的諧波含量直接與其控制信號的移相角以及脈寬有關(guān),因此根據(jù)五電平逆變器輸出電壓的傅里葉級數(shù)表達式,建立各次諧波與移相角、脈寬之間的關(guān)系表達式,并結(jié)合移相控制技術(shù)控制五電平逆變器輸出電壓的諧波含量,以此達到消除五電平逆變器輸出電壓中含量較高的三次、五次及其奇數(shù)倍次諧波的目的。(2)利用多拾取線圈的并聯(lián)大電流特性,以增大輸出電流的方式來提高拾取機構(gòu)的輸出功率。拾取線圈間的互感會使IPT系統(tǒng)失諧,進而降低IPT系統(tǒng)的功率容量和工作效率,各拾取線圈的輸出功率也會嚴重失衡。當發(fā)射線圈與拾取線圈間互感相等時,各拾取線圈的感應(yīng)電壓相同,此時利用電容補償?shù)姆绞娇梢杂行叭【�圈間互感對IPT系統(tǒng)的影響。當發(fā)射線圈與拾取線圈間互感不相等時,各拾取線圈感應(yīng)電壓相同,此時通過控制拾取線圈的電流相等并結(jié)合電容補償?shù)姆绞娇梢韵叭【�圈間互感對IPT系統(tǒng)的影響。(3)當IPT系統(tǒng)為軌道機車等移動負載供電時,IPT系統(tǒng)的最優(yōu)電阻會隨著機車運動導(dǎo)致的互感變化而改變;同時IPT系統(tǒng)的等效電阻會隨軌道機車加速、減速等不同工況下的功率需求變化而改變,同樣會影響IPT系統(tǒng)的工作效率。因此將基于擾動觀察法的最優(yōu)電阻跟蹤技術(shù)來優(yōu)化IPT系統(tǒng)對移動負載供電時的工作效率。實驗結(jié)果表明,利用鉗位五電平技術(shù)的高頻逆變器可以有效提高IPT系統(tǒng)的輸入功率,并結(jié)合移相控制法可以有效消除五電平逆變器輸出電壓三次、五次及其奇數(shù)倍次諧波;利用多拾取線圈并聯(lián)的拾取機構(gòu)可以有效提高IPT系統(tǒng)的輸出功率并結(jié)合拾取線圈電流跟隨控制以及電容補償?shù)姆椒ǹ梢杂行叭【�圈間互感對IPT系統(tǒng)的影響;利用基于擾動觀察法的最優(yōu)電阻跟蹤技術(shù)可以實現(xiàn)IPT系統(tǒng)對移動負載供電時工作效率實時最大。
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【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM464;TM724

【參考文獻】

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本文編號：1715901