【摘要】：感應(yīng)電能傳輸(Inductive Power Transfer,IPT)系統(tǒng)由于受到開關(guān)器件的耐壓過流值的限制,單個逆變器構(gòu)成的IPT系統(tǒng)難以實現(xiàn)大功率能量傳輸。為了增加逆變電源的容量,目前有效的方法之一是采用逆變器并聯(lián)技術(shù)。采用逆變器并聯(lián)技術(shù)時,由于電路參數(shù)(電容電感),開關(guān)器件以及直流電源電壓的容差,導(dǎo)致并聯(lián)單元之間存在環(huán)流,各個并聯(lián)模塊之間的電應(yīng)力和熱應(yīng)力都不平衡,降低了元件的使用壽命和系統(tǒng)的可靠性。當(dāng)逆變電源容量提高時,需要保證能量有效傳輸?shù)截撦d端。然而實際中系統(tǒng)受到電路參數(shù)變化的影響,諧振頻率易發(fā)生漂移,能量傳輸?shù)穆窂讲⒉皇亲顑?yōu)。因此,研究并聯(lián)單元之間的環(huán)流消除方法、系統(tǒng)功率調(diào)節(jié)策略以及頻率穩(wěn)定控制算法是十分有必要的,論文主要工作有:1)提出一種交變信號直流化的方法。首先理論推導(dǎo)了交變信號變換為直流信號的過程,其次用模擬電路表示數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程中的各個部分,接著詳細介紹等幅移相電路、低通濾波電路、幅值檢測電路以及變換電路的整體工作流程,最終將高頻的交變信號變換為直流信號,控制器通過AD采樣的方式獲取變換后的直流信號,間接表示信號的矢量信息。該方法降低了控制器的計算負擔(dān)且不易受到外界的干擾,為后續(xù)逆變器并聯(lián)IPT系統(tǒng)中的環(huán)流消除控制器,提供電流幅值和相位信息提取的方法。2)基于LCL-S補償多逆變器并聯(lián)IPT系統(tǒng)的功率提升技術(shù)。采用一種基于交變信號直流化的環(huán)流消除方法,用以解決高頻逆變器并聯(lián)時產(chǎn)生的環(huán)流問題。首先分析了LCL-S型兩逆變器并聯(lián)IPT系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)以及環(huán)流產(chǎn)生的原因;其次將初級線圈電流和各個支路電流代入到第2章分析的交變信號直流化方法中,計算出各個支路電流的虛實部分量。接著給出電流矢量調(diào)節(jié)策略,使得初級線圈電流恒定,各個并聯(lián)單元電流實部分量相等,虛部分量相等且等于零;最后以兩個逆變器并聯(lián)的IPT系統(tǒng)進行實驗驗證,結(jié)果表明高頻逆變器之間的環(huán)流得以有效消除,證明了本方法的有效性。3)基于串并聯(lián)諧振腔多逆變器并聯(lián)1PT系統(tǒng)的功率提升技術(shù)。首先分析了加入串并聯(lián)諧振補償拓撲抑制多逆變器并聯(lián)IPT系統(tǒng)中直流環(huán)流和諧波環(huán)流的原理;其次在多逆變器并聯(lián)的IPT系統(tǒng)中加入串并聯(lián)諧振補償拓撲后,分析了基波環(huán)流產(chǎn)生的原因,并數(shù)學(xué)推導(dǎo)了基波環(huán)流的表達式;同樣采用一種基于第2章分析的交變信號直流化環(huán)流消除方法,解決了逆變器并聯(lián)IPT系統(tǒng)的基波環(huán)流問題;最后以兩個逆變器并聯(lián)的IPT系統(tǒng)進行實驗驗證。實驗結(jié)果表明,使用該串并聯(lián)諧振補償拓撲和基波環(huán)流消除方法能夠有效消除基波、諧波以及直流環(huán)流,同時保證了恒定的負載電壓。4)次級串聯(lián)補償?shù)念l率穩(wěn)定性控制技術(shù)。由于IPT系統(tǒng)運行工況的改變或者外界環(huán)境變化等因素,線圈漏感,靜態(tài)補償電容值和電路阻抗發(fā)生變化,且變化量難以在系統(tǒng)運行過程中實時測量,再加上負載隨機性的特點,易導(dǎo)致IPT系統(tǒng)諧振頻率漂移,進而影響IPT系統(tǒng)的傳輸功率和效率。為解決IPT系統(tǒng)諧振頻率漂移問題,在系統(tǒng)固定工作頻率下,次級回路加入動態(tài)調(diào)諧裝置;針對LCL-S補償?shù)耐負?初級采用恒流控制,次級線圈感應(yīng)電壓一定,控制器根據(jù)最大次級回路電流原則改變動態(tài)調(diào)諧裝置的等效輸出補償電容值,最終使得整個IPT系統(tǒng)處于諧振狀態(tài)。針對串并聯(lián)諧振腔補償?shù)耐負?采用恒定次級輸出電壓的控制策略,控制器根據(jù)最小初級回路電流原則改變動態(tài)調(diào)諧裝置的等效輸出補償電容值,最終使得整個IPT系統(tǒng)處于諧振狀態(tài)。實驗結(jié)果表明,所提出的方法有效實現(xiàn)了系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定控制,提高了系統(tǒng)的傳輸效率和功率,最終實現(xiàn)了第3章和第4章所述的大功率并聯(lián)逆變電源能量的有效傳輸。
[Abstract]:......
【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

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本文編號：2315773