本文關(guān)鍵詞：無線電能傳輸系統(tǒng)失諧機(jī)理及控制策略研究

  更多相關(guān)文章： 無線電能傳輸 頻率跟蹤 直接相位控制 ZVS軟開關(guān) 相位補(bǔ)償

【摘要】：無線電能傳輸(Wireless power transfer,WPT)是一種非接觸式的電能傳輸技術(shù),近年來受到了廣泛關(guān)注。然而,由于負(fù)載以及互感系數(shù)等因素的變化,WPT系統(tǒng)諧振網(wǎng)絡(luò)的工作頻率將出現(xiàn)分裂現(xiàn)象,引起頻率失諧的問題,由此將大幅降低系統(tǒng)的傳輸功率及效率。因此,開展WPT系統(tǒng)失諧機(jī)理及控制策略研究具有重要的意義。本文從WPT系統(tǒng)失諧機(jī)理出發(fā),提出了一種基于二階廣義積分器鎖相環(huán)(Second-Order Generalized Integrator Phase-Locked Loop,SOGI-PLL)的直接相位控制(Direct Phase Control,DPC)方法。DPC方法可實(shí)現(xiàn)頻率跟蹤、相位補(bǔ)償及零電壓開關(guān)(Zero-Voltage-Switching,ZVS)運(yùn)行,不同工況下的仿真及實(shí)驗(yàn)結(jié)果都證實(shí)了該方法能有效地解決頻率失諧的問題。本文主要完成了以下工作:(1)介紹了國內(nèi)外對WPT系統(tǒng)失諧機(jī)理及控制策略研究現(xiàn)狀。(2)研究了WPT主電路構(gòu)成,并進(jìn)行建模,重點(diǎn)分析了WPT系統(tǒng)失諧機(jī)理,通過圖表分析闡述了失諧對系統(tǒng)輸出功率及輸入功率因數(shù)等的影響,探究失諧控制對提高WPT系統(tǒng)傳輸功率以及效率的重要性。(3)提出了基于SOGI-PLL的WPT系統(tǒng)失諧控制策略,詳細(xì)分析了控制系統(tǒng)組成。與傳統(tǒng)鎖相環(huán)(Phase-Locked Loop,PLL)相比,SOGI-PLL是一種基于自適應(yīng)濾波器的鎖相環(huán),其受輸入信號(hào)的畸變、干擾影響程度較低。通過直接相位控制方法可以控制WPT系統(tǒng)的相位差,該相位差包括逆變器輸出電壓、電流間的相位差以及采樣過程中引入的相位延遲。SOGI-PLL提供諧振電流的相位用以動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)逆變器輸出電壓頻率。(4)采用線性系統(tǒng)理論對該控制策略進(jìn)行了穩(wěn)定性分析。(5)闡述了WPT系統(tǒng)構(gòu)成及失諧控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),著重介紹了主電路、采樣電路、驅(qū)動(dòng)電路、PCB電路設(shè)計(jì)方法及程序設(shè)計(jì)思路。(6)制作了試驗(yàn)樣機(jī)并進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
【關(guān)鍵詞】：無線電能傳輸 頻率跟蹤 直接相位控制 ZVS軟開關(guān) 相位補(bǔ)償
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM724
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-20
• 1.1 引言9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-18
• 1.2.1 阻抗匹配法10-13
• 1.2.2 頻率跟蹤法13-18
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容18-19
• 1.4 課題研究意義及創(chuàng)新性19-20
• 第2章 WPT系統(tǒng)失諧機(jī)理分析20-29
• 2.1 引言20
• 2.2 WPT系統(tǒng)主電路構(gòu)成20-21
• 2.3 WPT系統(tǒng)建模21-22
• 2.4 失諧機(jī)理分析22-28
• 2.4.1 負(fù)載變化23-24
• 2.4.2 互感變化24-26
• 2.4.3 電感變化26-27
• 2.4.4 電容變化27-28
• 2.5 本章小節(jié)28-29
• 第3章 WPT系統(tǒng)失諧控制策略29-46
• 3.1 引言29
• 3.2 頻率跟蹤29-36
• 3.2.1 SOGI-QSG31-33
• 3.2.2 Park變換33-34
• 3.2.3 直接相位控制34-36
• 3.3 軟開關(guān)實(shí)現(xiàn)36-38
• 3.3.1 理論分析36-38
• 3.3.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證38
• 3.4 相位補(bǔ)償38-40
• 3.4.1 理論分析38-40
• 3.4.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證40
• 3.5 穩(wěn)定性分析40-43
• 3.6 仿真結(jié)果及分析43-45
• 3.7 本章小節(jié)45-46
• 第4章 WPT系統(tǒng)硬件與軟件設(shè)計(jì)46-63
• 4.1 引言46
• 4.2 系統(tǒng)構(gòu)成46
• 4.3 硬件電路設(shè)計(jì)46-52
• 4.3.1 直流電源部分設(shè)計(jì)46-47
• 4.3.2 主電路設(shè)計(jì)47
• 4.3.3 采樣電路設(shè)計(jì)47-49
• 4.3.4 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)49-51
• 4.3.5 PCB電路設(shè)計(jì)51-52
• 4.3.6 試驗(yàn)樣機(jī)52
• 4.4 程序設(shè)計(jì)52-57
• 4.4.1 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)52-53
• 4.4.2 中斷服務(wù)子程序設(shè)計(jì)53-54
• 4.4.3 SOGI-PLL程序設(shè)計(jì)54-57
• 4.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析57-62
• 4.5.1 負(fù)載變化59
• 4.5.2 互感變化59-62
• 4.6 本章小節(jié)62-63
• 第5章 總結(jié)與展望63-65
• 5.1 總結(jié)63-64
• 5.2 展望64-65
• 參考文獻(xiàn)65-68
• 致謝68-69
• 個(gè)人簡歷、攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果69

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