【摘要】：松散耦合感應電能傳輸系統(tǒng)利用電磁感應技術,實現(xiàn)了能量的非接觸傳輸,解決了傳統(tǒng)導線直接供電的缺陷,是一種有效、安全的電能傳輸方法。文中以全橋諧振變換器為例,基于松散耦合變壓器分析了系統(tǒng)隨著耦合系數(shù)的改變而發(fā)生的非線性分岔現(xiàn)象。通過互感模型建立系統(tǒng)的狀態(tài)方程及其非線性模型,分析了系統(tǒng)諧振時的非線性行為,得到以耦合系數(shù)為分岔參數(shù)的系統(tǒng)復雜三維分岔圖。電路仿真驗證了系統(tǒng)的復雜分岔行為,并且進一步分析了系統(tǒng)在分岔過程中經(jīng)歷的邊界碰撞現(xiàn)象以及準周期狀態(tài)下系統(tǒng)的時域與頻域特征。該研究將開關變換器的非線性研究拓展到無線電能傳輸系統(tǒng)中,對無線電能傳輸系統(tǒng)的可靠設計具有重要指導意義。
【圖文】：

Ｃ再通過比例環(huán)Ｇ２形成控制電壓ｖｃｏｎ與鋸齒波信號ｖｒａｍｐ比較生成控制開關管的脈寬調制（ＰＷＭ）信號控制系統(tǒng)。具體的控制脈沖波形如圖２所示。當ｖｃｏｎ＞ｖｒａｍｐ，ｕ為正驅動信號，Ｓ１和Ｓ４導通，此時Ｓ２和Ｓ３截止；當ｖｃｏｎ＜ｖｒａｍｐ，ｕ為負驅動信號，Ｓ２和Ｓ３導通，此時Ｓ１和Ｓ４截止。圖２中，ｖＵ和ｖＬ分別為ｖｒａｍｐ的最大值和最小值，Ｔ為ｖｒａｍｐ的控制周期。圖１基于松散耦合變壓器的全橋諧振變換器Ｆｉｇ．１Ｆｕｌｌ－ｂｒｉｄｇｅｒｅｓｏｎａｎｔｃｏｎｖｅｒｔｅｒｂａｓｅｄｏｎｌｏｏｓｅｌｙｃｏｕｐｌｅｄｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ圖２控制脈沖波形Ｆｉｇ．２Ｗａｖｅｆｏｒｍｓｏｆｃｏｎｔｒｏｌｐｕｌｓｅ采用Ｃｐ，Ｃｓ和Ｃ的電容電壓ｖＣｐ，ｖＣｓ和ｖＣ，以及Ｌｐ，Ｌｓ和Ｌ的電感電流ｉＬｐ，ｉＬｓ和ｉＬ為系統(tǒng)的狀態(tài)變量，即Ｘ＝［ｖＣｐ，ｖＣｓ，ｖＣ，ｉＬｐ，ｉＬｓ，ｉＬ］Ｔ。由于此系統(tǒng)中８個開關器件兩兩組合工作并且根據(jù)此系統(tǒng)的控制特點，可知本系統(tǒng)共有如表１所示的６種開關狀態(tài)。表１全橋諧振變換器電路開關狀態(tài)Ｔａｂｌｅ１Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇｓｔａｔｅｓｏｆｆｕｌｌ－ｂｒｉｄｇｅｒｅｓｏｎａｎｔｃｏｎｖｅｒｔｅｒ狀態(tài)ｉＳ１和Ｓ４Ｓ２和Ｓ３Ｄ２和Ｄ３Ｄ１和Ｄ４ｖｃｏｎ與ｖｒａｍｐｉＬｓ１ｏｎｏｆｆｏｎｏｆｆｖｃｏｎ＞ｖｒａｍｐｉＬｓ＞０２ｏｆｆ

到原邊進行控制。參考電壓ｖｒｅｆ減去通過比例環(huán)Ｇ１的ｖＣ再通過比例環(huán)Ｇ２形成控制電壓ｖｃｏｎ與鋸齒波信號ｖｒａｍｐ比較生成控制開關管的脈寬調制（ＰＷＭ）信號控制系統(tǒng)。具體的控制脈沖波形如圖２所示。當ｖｃｏｎ＞ｖｒａｍｐ，ｕ為正驅動信號，Ｓ１和Ｓ４導通，此時Ｓ２和Ｓ３截止；當ｖｃｏｎ＜ｖｒａｍｐ，，ｕ為負驅動信號，Ｓ２和Ｓ３導通，此時Ｓ１和Ｓ４截止。圖２中，ｖＵ和ｖＬ分別為ｖｒａｍｐ的最大值和最小值，Ｔ為ｖｒａｍｐ的控制周期。圖１基于松散耦合變壓器的全橋諧振變換器Ｆｉｇ．１Ｆｕｌｌ－ｂｒｉｄｇｅｒｅｓｏｎａｎｔｃｏｎｖｅｒｔｅｒｂａｓｅｄｏｎｌｏｏｓｅｌｙｃｏｕｐｌｅｄｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ圖２控制脈沖波形Ｆｉｇ．２Ｗａｖｅｆｏｒｍｓｏｆｃｏｎｔｒｏｌｐｕｌｓｅ采用Ｃｐ，Ｃｓ和Ｃ的電容電壓ｖＣｐ，ｖＣｓ和ｖＣ，以及Ｌｐ，Ｌｓ和Ｌ的電感電流ｉＬｐ，ｉＬｓ和ｉＬ為系統(tǒng)的狀態(tài)變量，即Ｘ＝［ｖＣｐ，ｖＣｓ，ｖＣ，ｉＬｐ，ｉＬｓ，ｉＬ］Ｔ。由于此系統(tǒng)中８個開關器件兩兩組合工作并且根據(jù)此系統(tǒng)的控制特點，可知本系統(tǒng)共有如表１所示的６種開關狀態(tài)。表１全橋諧振變換器電路開關狀態(tài)Ｔａｂｌｅ１Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇｓｔａｔｅｓｏｆｆｕｌｌ－ｂｒｉｄｇｅｒｅｓｏｎａｎｔｃｏｎｖｅｒｔｅｒ狀態(tài)ｉＳ１和Ｓ４Ｓ２和Ｓ３Ｄ２和Ｄ３Ｄ１和Ｄ４ｖｃｏｎ與ｖｒａｍｐｉＬｓ１ｏ
【作者單位】： 華南理工大學電力學院;
【基金】：國家自然科學基金重點項目(50937001) 南方電網(wǎng)科學研究院項目(SEPRI2011K1168B01)~~
【分類號】：TM46

【參考文獻】

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【共引文獻】

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本文編號：2525385