【摘要】：感應(yīng)耦合電能傳輸是一種利用高頻電磁場近場耦合原理實現(xiàn)電能非接觸傳輸?shù)募夹g(shù),其系統(tǒng)組成包括高頻逆變、諧振補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)及松耦合變壓器等環(huán)節(jié),呈現(xiàn)出多參數(shù)高階非線性特性,且參數(shù)變化會影響功率傳輸性能。因此,通過分析各參數(shù)之間的關(guān)系,進(jìn)而得出提高系統(tǒng)性能的參數(shù)設(shè)計方法具有重要的理論意義和參考應(yīng)用價值。通過對LCL諧振電路的阻抗變換及輸出特性進(jìn)行分析,得出實現(xiàn)恒流恒壓的諧振頻率計算方法。分析了全橋LCL諧振型ICPT系統(tǒng)的基本工作過程,基于互感等效模型,推導(dǎo)出系統(tǒng)輸出電壓的表達(dá)式,采用Matlab對其進(jìn)行仿真分析,得出了負(fù)載電阻與頻率對輸出電壓影響的曲線圖。通過分析影響LCL型補(bǔ)償系統(tǒng)功率傳輸能力的因素,得到了耦合系數(shù)k、電感比值λ、品質(zhì)因數(shù)Qn與傳輸功率的關(guān)系,為系統(tǒng)的參數(shù)選擇提供理論依據(jù)。在不同品質(zhì)因數(shù)的情況下,通過對諧振頻率點(diǎn)附近元器件應(yīng)力進(jìn)行分析,得出當(dāng)系統(tǒng)傳輸相同功率時,LCL型補(bǔ)償ICPT系統(tǒng)的開關(guān)器件承受的電流應(yīng)力較低,系統(tǒng)可靠性更好�？紤]線圈內(nèi)阻,推導(dǎo)出系統(tǒng)效率表達(dá)式,得出互感、工作頻率、負(fù)載電阻與系統(tǒng)效率的關(guān)系以及系統(tǒng)最大效率對應(yīng)的最佳諧振頻率點(diǎn)。通過分析原邊諧振網(wǎng)絡(luò)端口有功功率與負(fù)載的曲線關(guān)系,得出系統(tǒng)額定輸出功率所對應(yīng)LCL型補(bǔ)償電路的最佳電感比值。根據(jù)各參數(shù)之間的關(guān)系,對諧振頻率、電感比值、諧振線圈及補(bǔ)償電容設(shè)計等進(jìn)行詳細(xì)分析,提出一種全橋LCL型補(bǔ)償ICPT系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計過程,并通過選擇系統(tǒng)最優(yōu)參數(shù),確保系統(tǒng)工作在最佳狀態(tài)及能量高效傳輸。研制LCL全橋ICPT樣機(jī)并搭建實驗平臺,對系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行測試與分析,實驗結(jié)果驗證了理論分析的正確性及設(shè)計方法的可行性。
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM724
【圖文】：

功率補(bǔ)償是 ICPT 技術(shù)重要的組成部分，本章首先分析了補(bǔ)償?shù)谋匾�。由于松耦合變壓器耦合系�?shù)較小，使原邊阻抗較小，導(dǎo)致原邊很大，從而引出由 L 型匹配網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的 LCL 型諧振變換器，并分析及恒壓恒流特性，總結(jié)出 LCL 補(bǔ)償拓?fù)涞奶攸c(diǎn)。T 系統(tǒng)的基本組成及原理T 系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)如圖 2.1 所示。它由供電電源、高頻逆變結(jié)構(gòu)、松耦合償電路以及副邊電能調(diào)理電路等部分組成。T 技術(shù)涉及電力電子領(lǐng)域的能量變換技術(shù)及電磁學(xué)相關(guān)理論，其工作原端接供電電源，輸入的直流電通過高頻逆變電路 DC/AC 轉(zhuǎn)換后輸入振蕩，利用補(bǔ)償電容存儲漏感中的能量，再經(jīng)過諧振線圈將能量傳遞的作用是使原邊線圈產(chǎn)生高頻的交變磁場，高頻逆變電路把市電的工交流電。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，副邊磁通與原邊鉸鏈的磁通會感應(yīng)出交變交流從松耦合變壓器的發(fā)射端非接觸的傳輸?shù)礁边�，副邊感�?yīng)到的電、電能調(diào)理電路后給用電設(shè)備供電。

電磁屏蔽來減小漏磁通；改進(jìn)繞制線圈的走線方式來優(yōu)增大原、副邊線圈的直徑可以使鉸鏈的磁通增加等。在需要考慮磁芯損耗，如果磁芯損耗較大，則應(yīng)調(diào)整設(shè)計分析。分析 系統(tǒng)的松耦合變壓器原副邊繞組之間存在很大漏感以致系統(tǒng)產(chǎn)生大量的無功功率。同時，較小的耦合系數(shù)限制實現(xiàn)給定的功率輸出需提高系統(tǒng)輸入電源的容量，且提應(yīng)增加，另外大量無功功率將進(jìn)一步增加系統(tǒng)損耗，影必要性入電源容量供給，提高功率因數(shù)，需要對松耦合變壓器補(bǔ)償原理進(jìn)行分析，無補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)時系統(tǒng)的互感等效模型

PT 系統(tǒng)功率因數(shù)過低，在傳輸能量時系統(tǒng)存在大量的無功功率，加。因此，無功功率補(bǔ)償可以使整個系統(tǒng)的功率因數(shù)提高，無功應(yīng)的減少；使系統(tǒng)穩(wěn)定性、功率傳輸電能力及電能質(zhì)量得到相應(yīng)PT 系統(tǒng)中，無功補(bǔ)償通常采用加入電容構(gòu)成一階串、并聯(lián) LC 諧振電振特性進(jìn)行能量交換，將能量傳遞到負(fù)載，提高了系統(tǒng)的功率因相同功率的情況下，補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的加入減小了逆變器開關(guān)管的電壓關(guān)管實現(xiàn)零電壓導(dǎo)通或者零電流關(guān)斷，從而降低開關(guān)損耗。補(bǔ)償均有串聯(lián)和并聯(lián)兩種方式，ICPT 系統(tǒng)四種基本補(bǔ)償拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(a)、(b)、(c)、(d)依次為：串串(SS)補(bǔ)償，串并(SP)補(bǔ)償，并串(。(a) SS 補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò) (b) SP 補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前8條

1 范興明;莫小勇;張鑫;;無線電能傳輸技術(shù)的研究現(xiàn)狀與應(yīng)用[J];中國電機(jī)工程學(xué)報;2015年10期

2 薛明;楊慶新;李陽;張獻(xiàn);;磁耦合諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)存在干擾因素下的頻率特性研究[J];電工電能新技術(shù);2015年04期

3 黃曉生;陳為;;用于磁感應(yīng)耦合式電能傳輸系統(tǒng)的新型補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)[J];中國電機(jī)工程學(xué)報;2014年18期

4 侯佳;陳乾宏;嚴(yán)開沁;李明碩;張強(qiáng);阮新波;;新型S/SP補(bǔ)償?shù)姆墙佑|諧振變換器分析與控制[J];中國電機(jī)工程學(xué)報;2013年33期

5 強(qiáng)浩;黃學(xué)良;譚林林;吉青晶;趙家明;;基于動態(tài)調(diào)諧實現(xiàn)感應(yīng)耦合無線電能傳輸系統(tǒng)的最大功率傳輸[J];中國科學(xué):技術(shù)科學(xué);2012年07期

6 周雯琪;馬皓;何湘寧;;感應(yīng)耦合電能傳輸系統(tǒng)不同補(bǔ)償拓?fù)涞难芯縖J];電工技術(shù)學(xué)報;2009年01期

7 劉建;王慧貞;;基于UC3861控制的松耦合諧振變換器[J];電力電子技術(shù);2008年01期

8 宇飛;;用激光在太空中傳輸電力[J];激光與光電子學(xué)進(jìn)展;1980年05期

相關(guān)會議論文 前1條

1 楊雁南;;激光用于無線電力傳輸?shù)奶剿鱗A];中國光學(xué)學(xué)會2011年學(xué)術(shù)大會摘要集[C];2011年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 趙志斌;基于NLP建模的ICPT系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化[D];重慶大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 陳逸鵬;磁諧振耦合無線電能傳輸系統(tǒng)的特性研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2014年

2 吳家宏;用于家用電器的較大功率無線電能傳輸技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

3 封阿明;基于全橋諧振變換器的非接觸電能傳輸系統(tǒng)基本特性研究[D];南京航空航天大學(xué);2011年

本文編號：2771095