【摘要】：感應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用價值。通過對LCL諧振電路的阻抗變換及輸出特性進行分析,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,推導出系統(tǒng)輸出電壓的表達式,采用Matlab對其進行仿真分析,得出了負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,通過對諧振頻率點附近元器件應力進行分析,得出當系統(tǒng)傳輸相同功率時,LCL型補償ICPT系統(tǒng)的開關(guān)器件承受的電流應力較低,系統(tǒng)可靠性更好�？紤]線圈內(nèi)阻,推導出系統(tǒng)效率表達式,得出互感、工作頻率、負載電阻與系統(tǒng)效率的關(guān)系以及系統(tǒng)最大效率對應的最佳諧振頻率點。通過分析原邊諧振網(wǎng)絡(luò)端口有功功率與負載的曲線關(guān)系,得出系統(tǒng)額定輸出功率所對應LCL型補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、諧振線圈及補償電容設(shè)計等進行詳細分析,提出一種全橋LCL型補償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樣機并搭建實驗平臺,對系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)進行測試與分析,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。
【學位授予單位】：西安科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM724
【圖文】：

功率補償是 ICPT 技術(shù)重要的組成部分，本章首先分析了補償?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 補償拓撲的特點。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)電磁感應定律，副邊磁通與原邊鉸鏈的磁通會感應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�，副邊感應到的電、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，且提應增加，另外大量無功功率將進一步增加系統(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償原理進行分析，無補償網(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，無功功率補償可以使整個系統(tǒng)的功率因數(shù)提高，無功應的減少；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PT 系統(tǒng)中，無功補償通常采用加入電容構(gòu)成一階串、并聯(lián) LC 諧振電振特性進行能量交換，將能量傳遞到負載，提高了系統(tǒng)的功率因相同功率的情況下，補償網(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)零電壓導通或者零電流關(guān)斷，從而降低開關(guān)損耗。補償均有串聯(lián)和并聯(lián)兩種方式，ICPT 系統(tǒng)四種基本補償拓撲結(jié)構(gòu)(a)、(b)、(c)、(d)依次為：串串(SS)補償，串并(SP)補償，并串(。(a) SS 補償網(wǎng)絡(luò) (b) SP 補償網(wǎng)絡(luò)

【參考文獻】

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本文編號：2771095