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电机与控制学报 2021年第4期25卷 105-113页

作者：杨玉岗李朝辽宁工程技术大学电气与控制工程学院辽宁葫芦岛125105

在感应式非接触电能传输(ICPT)系统中,为了解决负载变化影响电路输出电流以及输入阻抗角的问题,提出一种新型的T型结构的clc补偿拓扑,并将其与串联补偿组合形成clc-串联型补偿结构。依据基尔霍夫定律分析了clc补偿同时实现全负载变化范... 详细信息

在感应式非接触电能传输(ICPT)系统中,为了解决负载变化影响电路输出电流以及输入阻抗角的问题,提出一种新型的T型结构的clc补偿拓扑,并将其与串联补偿组合形成clc-串联型补偿结构。依据基尔霍夫定律分析了clc补偿同时实现全负载变化范围内的输出恒流特性和零输入相位角(ZPA)特性的约束条件;推导出了针对上述约束条件的谐振网络参数设计方法;分析了系统的频率稳定性,并求出了使系统频率稳定的负载边界条件;定量地讨论了使逆变桥开关管实现零电压开关(ZVS)的谐振参数调整方法。仿真和实验结果验证了clc补偿电路具有恒流特性和ZPA特性;当负载电阻值小于使系统稳定的负载边界值时,系统可以保持频率稳定;单独调节补偿电容容值C 1可以实现逆变器开关管的ZVS。

关键词：感应式非接触电能传输 clc补偿输出恒流零输入相位角稳定性零电压开关

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磁耦合谐振式电动汽车无线能量传输系统的设计与实现

磁耦合谐振式电动汽车无线能量传输系统的设计与实现

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作者：曾斌电子科技大学

学位级别：硕士

目前电动汽车(Electric Vehicles,EV)采用有线充电桩的方式对电动汽车进行能源补充,其对设备安装场地、天气等配套要求高,需要人工接线,操作繁琐,同时还存在一定的安全隐患,限制了充电桩和电动汽车的推广。基于非接触式充电省去了有线... 详细信息

目前电动汽车(Electric Vehicles,EV)采用有线充电桩的方式对电动汽车进行能源补充,其对设备安装场地、天气等配套要求高,需要人工接线,操作繁琐,同时还存在一定的安全隐患,限制了充电桩和电动汽车的推广。基于非接触式充电省去了有线插电的要求,操作方便、简单、安全。本文研制了磁耦合谐振式电动汽车无线能量传输系统,比电磁感应能量传输的传输距离更长,比微波能量传输的传输功率更大,通过引入闭环控制,实现了动力电池的非接触式能量补充。本文首先运用谐振电路、谐振传输补偿结构等理论对磁耦合谐振式无线能量传输原理进行研究分析。对比RLC串联谐振、RLC并联谐振电路特点,选择RLC串联谐振网络。分析串联-串联(Series-Series,SS)补偿和串联-并联(Series-Parallel,SP)补偿的的传输原理,系统选用SS补偿拓扑。通过建立磁耦合谐振式无线能量传输系统的耦合模型,分析了谐振电感参数、负载阻值等对系统传输性能的影响,对系统总体拓扑结构进行了设计。然后,本文设计了一种具有三级功率变换结构的变换器,第一级AC/DC将工频三相交流电转换为可调直流电,并保证无线能量传输系统的输入功率因数满足相关标准要求。第二级DC/DC为后级提供一个宽范围可调、低输出纹波、精确受控的直流电。第三级DC/AC将直流电变为频率为80kHz的交流,通过谐振网络的原边线圈传输给副边线圈。同步整流部分则将副边线圈所接受到的高频交流电转换成可供电池充电的直流电压。进而,针对传统单纯补偿电容的不足,本文提出了双边clc补偿的磁耦合谐振式无线能量传输系统谐振变换拓扑结构,通过对其拓扑结构进行理论分析、仿真,设计出的补偿拓扑结构可使原边励磁电流不受耦合和负载情况影响,可实现定频调压控制和电流源输出功能,对副边补偿电容进行小幅调整实现了原边零电压开关(Zero Voltage Switchs,ZVS)。同时,设计了无线能量传输系统的控制电路、驱动电路、原边控制算法、副边控制程序和系统通信协议,实现了对动力电池的恒流充电,使系统更加安全可靠。本文最终研制出了一台6.6KW磁耦合谐振式电动汽车无线能量传输系统实验样机,并对其进行了各项功能以及指标的测试,以30串12V20Ah的6-DZM-20动力电池为负载,进行功率负载测试,测试结果满足设计要求。

关键词：无线能量传输三级功率变换结构 clc补偿恒流控制

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