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作者：丰江波华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

感应耦合式非接触电能传输系统作为一种新兴的电能传输方式,具有非常广阔的应用前景。其本身具有无摩擦,无电火花,可以在相对运动的状态实现无线电能传输的特点。系统本身的传输效率是考察的重点,而频率为松耦合变压器的传输效率的重要... 详细信息

感应耦合式非接触电能传输系统作为一种新兴的电能传输方式,具有非常广阔的应用前景。其本身具有无摩擦,无电火花,可以在相对运动的状态实现无线电能传输的特点。系统本身的传输效率是考察的重点,而频率为松耦合变压器的传输效率的重要因素,同时补偿以及系统各个结构的设计对于该电能传输系统性能具有重要意义。本文首先对感应耦合式非接触电能传输系统进行结构以及工作原理上分析,对松耦合变压器进行建模分析,得到松耦合变压器漏感以及互感等效模型,由此推导出松耦合变压器传输效率与频率之间的关系。基于传输效率的关系,分析相关的补偿拓扑结构,并在有限元物理场分析软件COMSOL下对比在不同频率之下,补偿前以及补偿后的输出功率,以及传输效率与频率之间的对比图,仿真结果表明松耦合变压器传输效率会在某个高频处达到最大。其次,基于当前三种高频的产生方式,选择并设计了以功率放大电路以及信号发生器为原理的高频电源,对带有补偿的松耦合变压器进行频率与效率实验测试,得到相应的最佳频率。之后,对于松耦合变压器电能传输所需要的最佳频率通过逆变电路进行设计,得到该感应耦合式非接触电能传输系统高频模块。再次,对感应耦合式非接触电能传输系统直流电源以及稳压电路,整流滤波电路进行原理分析,通过protel绘制实际电路,形成开环系统,之后,在MATLAB中建立相关的仿真模型,分析其在加入反馈以及开环的不同形态,得到反馈后恒流以及恒压输出。应用STM32芯片对系统进行电压、电流以及频率采样,从而实现该三者之间的反馈,从而构成反馈闭环控制系统。最后,搭建了感应耦合式非接触电能传输系统实验平台,并对其进行相应的测试。对稳压电路、高频模块以及系统的输出性能进行实验测试,实现输出功率1KW的实验平台,通过闭环反馈控制,实现末端电压、电流恒定,达到电压源以及电流源。为进一步研究感应耦合式非接触电能传输系统奠定了良好的基础。

关键词：非接触电能传输系统松耦合变压器传输效率频率高频模块反馈闭环

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基于模糊算法的MCR-CPT移相控制策略研究

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电力电子技术 2024年第3期58卷 88-92页

作者：夏正龙何颖李灿江苏师范大学电气工程及自动化学院江苏徐州221116

为提高磁耦合谐振式非接触电能传输(MCR-CPT)系统的电能传输质量,针对PID控制器在系统工况发生变化时适应性较差、无法及时更新和抗干扰能力弱的问题,提出一种适用于移相全桥CPT系统双闭环双输入模糊PID控制策略,并在此基础上以电压环为... 详细信息

为提高磁耦合谐振式非接触电能传输(MCR-CPT)系统的电能传输质量,针对PID控制器在系统工况发生变化时适应性较差、无法及时更新和抗干扰能力弱的问题,提出一种适用于移相全桥CPT系统双闭环双输入模糊PID控制策略,并在此基础上以电压环为例,改进成三输入模糊PID控制策略,利用模糊控制分析工况变化,在线整定PID控制器的相关参数,从而稳定系统输出。仿真与实验证明了基于模糊PID算法的MCR-CPT移相控制策略具有良好的鲁棒性与抗干扰能力。

关键词：非接触电能传输系统磁耦合谐振移相控制

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非接触式电能传输系统的输出控制策略研究

非接触式电能传输系统的输出控制策略研究

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作者：陶成轩重庆大学

学位级别：硕士

在非接触电能传输(CPT)系统中，不同特性用电设备对电能的要求不尽相同，系统自身参数变化以及外界干扰影响等都会使得系统输出特性发生变化。为了满足用电设备的不同用电需求以及系统自身稳定可靠运行，对CPT系统的输出控制研究就势在... 详细信息

在非接触电能传输(CPT)系统中，不同特性用电设备对电能的要求不尽相同，系统自身参数变化以及外界干扰影响等都会使得系统输出特性发生变化。为了满足用电设备的不同用电需求以及系统自身稳定可靠运行，对CPT系统的输出控制研究就势在必行。本文首先从电磁感应耦合电能传输（ICPT）技术、电场耦合电能传输（ECPT）技术及基于磁共振原理的非接触电能传输技术三个方面介绍了其各自的工作原理及目前的国内外研究现状，并确定了本文的研究目的、意义及研究主要内容。其次针对CPT系统的输出控制策略进行研究，对目前通常采用的几种CPT系统输出控制策略进行详细分析，并对比阐述了各自的优缺点及应用场合。然后针对CPT系统负载参数摄动及功率分级输出时输出电压的控制问题，提出了一种基于原边系统能量注入及自由谐振模式的主动控制方法。通过对该方法工作原理分析建立了数学模型，并从功率能量流角度出发引入功率能量函数对该方法的控制策略进行研究，确定了基于动态改变能量注入占空比的控制策略，有效地完成对系统输出电压的控制。利用Matlab2010/Simulink仿真平台搭建系统ZCS软开关实现及输出控制系统模型，针对系统负载参数摄动时稳压输出及功率分级稳定输出进行仿真研究，确定该控制方法的可行性。最后依据仿真研究参数对系统硬件电路进行设计，搭建实验研究装置，通过实验研究验证明了理论分析及仿真研究的正确性以及该控制方法的有效性。

关键词：非接触电能传输系统输出控制能量注入

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松耦合变压器的传输效率测试系统设计与实现

松耦合变压器的传输效率测试系统设计与实现

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作者：李柏江华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

非接触电能传输技术可实现电能的无电气传输,避免因接触电火花、供电回路短路而造成的安全隐患。松耦合变压器是非接触电能传输系统的核心功率元件,由于系统的负载、体积和重量等因素限制了松耦合变压器的诸多参数,使频率成为优化系统... 详细信息

非接触电能传输技术可实现电能的无电气传输,避免因接触电火花、供电回路短路而造成的安全隐患。松耦合变压器是非接触电能传输系统的核心功率元件,由于系统的负载、体积和重量等因素限制了松耦合变压器的诸多参数,使频率成为优化系统效率的唯一可变因素。因此,设计频率连续可调且满足电压需求的传输效率测试系统,对于非接触电能传输系统的效率最大化有重要意义。首先,对非接触电能传输系统的构成和工作原理进行了分析,建立了松耦合变压器的互感等效电路模型,推导出传输效率与频率的关系式;在基于松耦合变压器传输效率测试系统的需求基础上,分析了系统中功率放大电路的工作原理,并对高频变压器的频率特性以及高、低频段出现的电压衰减和失真进行了初步仿真分析。其次,设计了传输效率测试系统的主电路系统,包括大功率可调稳压电路、功率放大电路和保护电路等,并应用Multisim电路仿真软件对主电路系统进行温度扫描、交流分析以及负载特性测试;然后,对高频升压变压器进行了详细的设计计算,以损耗最小化为原则选择磁芯材料、确定磁芯结构和型号;对磁芯窗口尺寸进行优化,通过COMSOL有限元仿真软件分析了变压器的损耗特性和磁芯饱和现象;针对频率变化过程中出现的电压衰减提出了分频段改变匝数比的方法,使输出电压在需求的频率范围内基本无失真;设计了与高频升压变压器相配合的功率放大电路,在COMSOL中验证了该系统在纯阻性和阻抗性负载情况下都能实现恒压输出,并利用光耦控制直流电压通断的方式实现了分频段协调控制。最后,研发了松耦合变压器传输效率测试系统的实验样机,分别对功率放大电路与整个系统的输出性能和带负载能力进行了实验测试;提出了一种松耦合变压器传输效率的测量方法,确定了松耦合变压器的原副边功率、最大传输效率以及对应的最佳工作频率,为非接触电能传输系统的效率最大化提供一定的理论和实践指导作用。

关键词：非接触电能传输系统松耦合变压器传输效率失真频率分段

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可分离变压器的数学模型及仿真研究

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黑龙江电力 2013年第5期35卷 420-423页

作者：郭瑞西安铁路局宝鸡机车检修厂陕西宝鸡721000

针对可分离变压器气隙和漏磁较大等特点,采用耦合电感理论分别建立无补偿、一次侧补偿及双侧补偿时的状态空间数学模型,同时在MATLAB/Simulink中也建立相应的仿真模型,分析了运行频率及绕组补偿对可分离变压器运行性能的影响。仿真结果... 详细信息

针对可分离变压器气隙和漏磁较大等特点,采用耦合电感理论分别建立无补偿、一次侧补偿及双侧补偿时的状态空间数学模型,同时在MATLAB/Simulink中也建立相应的仿真模型,分析了运行频率及绕组补偿对可分离变压器运行性能的影响。仿真结果验证了所建模型的正确性和有效性,表明了双侧补偿技术可以大大提高可分离变压器的电能传输能力。

关键词：可分离变压器非接触电能传输系统数学模型仿真

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