基于松耦合变压器的大功率感应电能传输技术研究

摘要

感应电能传输简称ICPT（Inductively Coupled Power Transfer）。该技术通过松耦合变压器使供电侧与用电侧以非接触的方式，间隔数毫米到十几厘米气隙，完成能量传输。在便携移动设备、电动汽车非接触充电、特殊环境中供电等方面发挥巨大作用。
　　本文通过松耦合变压器的T型等效模型研究了其自身能量传输特性，分析了一次侧二次侧分别串联电容补偿结构的ICPT系统原理，给出了松耦合变压器的设计准则与系统电路参数计算式。并研制了ICPT系统硬件电路，包括全桥移相变换器，整流滤波，电压采集及无线反馈等部分，采用射频收发芯片和DSP完成无线闭环控制。
　　本文对开环ICPT系统特性做了深入研究。包括工作频率偏离谐振频率时系统输出电压特性、全桥变换器移相角对输出电压的影响、全桥变换器实现零电压开通的条件、不同气隙传输特性。当系统工作在零电压开通模式，输入电压290V时，样机最大可传输功率3.75kW，系统整体效率89％。
　　本文对闭环ICPT系统做了初步研究。根据改变移相角可以改变输出电压的特性，测试了系统开环幅频特性，设计了PI控制参数，通过调整移相角使输出电压在负载变化时保持恒定。输入电压为290V时，样机可稳压输出260V，最大输出功率2kW。

目录

基于松耦合变压器的大功率感应电能传输技术研究

RESEARCH ON INDUCTIVELY COUPLED HIGH-POWER TRANSFER TECHNOLOGY BASED ON LOOSELY COUPLED TRANSFORME

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 非接触能量传输技术现阶段应用

1.3 国内外研究现状

1.4 本文研究的目的和意义

1.5 本文研究的主要内容

第2章 松耦合变压器特性研究

2.1 松耦合变压器能量传输特性

2.2 SS补偿原理

2.3 SS补偿结构ICPT系统参数计算

2.4 松耦合变压器设计准则

2.5 本章小结

第3章 ICPT系统设计

3.1 全桥移相变换器设计

3.2 整流滤波电路

3.3 电压采集电路及与射频芯片接口电路

3.4 系统软件流程

3.5 无线反馈时间延迟

3.6 本章小结

第4章 ICPT系统开环特性研究

4.1 系统谐振频率特性

4.2 移相角对输出电压的影响

4.3 系统软开关特性

4.4 开环系统输出功率效率特性测试

4.5 不同气隙传输特性

4.6 本章小结

第5章 ICPT系统闭环特性研究

5.1 系统无线电压闭环设计

5.2 系统软启动设计

5.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致谢