基于LCL补偿的多负载滑动式感应非接触电能传输系统

摘要

感应式非接触电能传输(ICPT)是一种新型的电能传输技术，由于ICPT不需要导体的接触，因此在水下、易燃易爆、无尘车间等特殊场合有广泛应用。ICPT具有方便安全的特点，在交通运输和电子产品领域也有广泛的应用。
　　本文以多负载滑动式ICPT系统为研究对象，对ICPT系统的主要技术进行了研究，主要包括松耦合变压器的建模、补偿电路的分析与设计、闭环控制系统的设计。
　　本文对松耦合变压器(LCT)进行分析，建立了松耦合变压器的漏感模型和互感模型，并分析了两者之间的关系。建立了考虑损耗时松耦合变压器的模型，利用互阻抗的概念简化了松耦合变压器的互感模型。互阻抗简化了松耦合变压器的原副边转化关系和损耗分析，从互感模型可以看出，设计补偿电路时补偿元件要与原副边的自感进行匹配。
　　本文对ICPT系统的补偿电路进行了研究。首先分析了电容补偿电路的设计方法，对四种电容补偿电路的设计方法和应用场合进行了总结，总结了设计补偿电路的基本原则和步骤。然后分析了LCL电路的特点，分析了LCL补偿电路参数与传输功率的关系，给出了LCL补偿电路在ICPT系统中的设计方法，分析了副边LCL补偿和串联补偿的区别。最后对LCL补偿的ICPT系统的原边等效电路进行了分析，给出了原边品质因数与传输功率之间的关系，并推导了LCL补偿电路的传递函数。
　　本文利用Simulink对多负载滑动式ICPT系统进行闭环仿真。通过仿真分析松耦合变压器的效率和移相全桥变换器的开关模态，分析了软开关实现的条件；通过仿真分析设计闭环控制参数，优化系统闭环响应。最后介绍了实验平台的软硬件设计，进行了一系列实验验证本文的理论分析和仿真。实验结果与理论分析和仿真基本一致，验证了本文的正确性和可行性。

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注释表

第一章 绪论

1.1 课题背景与意义

1.2 非接触电能传输的国内外研究现状

1.3 感应非接触电能传输国内外研究现状

1.4 感应非接触电能传输的主要技术

1.5 本文的研究意义和主要内容

第二章 松耦合变压器的建模

2.1 松耦合变压器的等效模型

2.2 多副边松耦合变压器的等效模型

2.3 松耦合变压器的参数测定

2.4 松耦合变压器的仿真

2.5 小结

第三章 ICPT系统补偿电路的分析与设计

3.1 引言

3.2 电容补偿

3.3 LCL电路的特性分析

3.4 多负载滑动式ICPT系统的LCL补偿电路的设计

3.5 小结

第四章 多负载滑动式ICPT系统的仿真

4.1 引言

4.2 模态分析

4.3 闭环仿真

4.4 松耦合变压器效率仿真

4.5 小结

第五章 软硬件设计与实验结果分析

5.1主电路硬件设计

5.2检测电路和控制程序设计

5.3 实验结果分析

5.4 小结

第六章 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 后续展望

参考文献

致谢

硕士期间的研究成果及所获荣誉