文档介绍：非接触感应耦合电能传输与控制技术及其应用研究湖南大学博士学位论文学校代号:学密级:号:公开
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作者签名:源遗日期:础口憾嘣氯日期:五。,年知喝作者签名:/扣切日期:庳≥月/日学位论文版权使用授权书其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于⒈C芸冢年解密后适用本授权书。⒉槐C茑颉朐谝陨舷嘤Ψ娇蚰诖颉啊痰导师签名:
摘要新型非接触感应耦合电能传输技术,简称玫绱鸥杏︸詈显泶泳仓沟脑叩缭聪蛞桓龌蛘叨喔龈北哂玫绺涸靥供无接触电能传输,技术消除了传统的点到点供电方式所带来的固有缺陷,如导线裸露、插头磨损、接触电火花等,具有安全、环保、免维护或少维护等优点,在厂矿、装配车间、各种易燃易爆环境、水下环境、人体内植式电子装置供电等各种特殊条件下电气设备的安全供电,及移动电气设备的安全供电,如电动汽车等方面拥有广阔的应用前景。随着各个领域对非接触感应耦合电能传输的需求越来越迫切,感应耦合电能传输技术已经成为目前的一个研究热点。本文对非接触感应耦合电能传输技术作出了系统的研究,主要包括以下方面。论文首先介绍了非接触感应耦合电能传输技术起源,系统基本构成及工作原理,对技术系统的应用领域作出了详细的介绍,阐述了技术在国内外的研究现状,对系统的关键技术问题进行了归纳,介绍了论文的主要研究内容。对典型系统的磁路模型及等效电路模型作出了分析,获得了基于磁通交链的偷缏芳盎诨ジ性淼幕ジ械缏纺P停换诨ジ械刃У缏纺P停了原副边相互分离的等效电路;以互感理论为基础,深入分析了多负载系统的等效电路模型,分别对单一原边线圈多负载拾取线圈及多原边线圈多负载拾取线圈两种不同的系统结构进行了研究,分析了两种不同结构的多负载系统之间的参数关系。分析了系统的电功率参数传输模型,对系统的传输功率及电压电流增益系数等参数进行了分析,研究了系统中各电路参数的变化对系统传输功率的影响。以增强系统的传输功率性能为目的,对系统的谐振补偿理论作出了研究。结合系统的电路模型,对静态补偿的基本拓扑及系统输出电能特性进行了研究,完成了静态电路谐振补偿的补偿参数设计,通过仿真实验验证了静态补偿对传输功率性能的提升;提出了一种基于动态可控电抗器的谐振补偿方法,通过动态调节可控电抗器的导通角来改变组合式补偿支路的容抗数值,从而保证了原边电源侧输出电压与输出电流之间的零相角条件,减小对系统电源的值容量需求,对动态补偿支路的参数进行了优化,通过疨菇ǖ牡缏仿真模型对动态谐振补偿的有效性作出了验证。对系统在不同的原边电源类型及不同的补偿拓扑方式下系统的功率传输特性计算分析与仿真验证。在系统中,为增加系统的功率密度,减小装置体积与重量,
线圈注入高频交变电流。系统负载所能接收的传输功率与原边线圈电流大小呈正比,对原边逆变电路的研究属于感应耦合电能传输技术领域中的重要内容。论文对适用于大中功率电能变换的一次侧换流拓扑进行了系统的研究,研究了推挽谐振式电能变换器在变负载条件下的原边电流恒流性能,提出了一种具有原边恒流特性的一次侧电能变换电路拓扑,设计了电路参数,能在系统负载变化时保持原边线圈电流的稳定,以一次侧谐振槽的体积与重量为优化目标,对电路参数进行优化;电路仿真结果显示,本文所提出的一次侧原边恒流型电路变换拓扑在全负载范围内具有优良的原边恒流特性。论文研究了系统的传输功率模型,针对系统中一次侧与二次侧不存在常规的信息反馈通道的特点,重点研究了在系统负载侧进行传输功率控制的方法。结合本文所提出的原边恒流型一次侧电能变换拓扑,提出了一种采用动态切换电抗器对系统二次侧电路进行动态解谐来控制系统向负载传输功率的方法,该方法能在系统二次侧实现对传输功率的控制,同时保证了系统最大传输功率性能,采用基于模糊逻辑的控制器来对动态电抗器的导通角进行控制,基于/的系统仿真结果显示动态解谐传输功率控制方法的有效性。为了抑制参数摄动对系统输出的影响,采用广义状态空间平均法,推导出系统的参数不确定性模型,构建了肛综合控制器对系统输出进行鲁棒控制,取得了较好的效果。针对多负载系统,研究了采用功率开关管电路的传输功率控制方法,消除了系统负载之间的相互干扰,能实现对负载输出侧电能参数的精确控制,电路仿真实验验证了开关管传输功率控制电路的有效性。考虑到电动汽车的广阔应用前景,对电动