非接触电能传输系统恒流技术研究

论文摘要

非接触电能传输(CPT)系统是一种新型的电能传输技术,它摆脱了传统供电方式通过导体直接接触供电的方式,通过感应电磁耦合关系向负载提供电能,彻底消除了接触电火花的存在,减小了机构磨损,具有免维护或低维护运行的特点。它以其安全、环保、低维护、适应性强等优点得到了迅速的发展。为了提高非接触感应耦合电能传输系统的稳定性和安全性,必须对由于负载切换而造成初级回路的变化采取相应的措施。本文主要针对非接触电能传输系统初级回路发射导轨电流恒定控制技术进行了深入系统的研究。本文以国家自然科学基金项目为背景,主要解决非接触电能传输系统的电流恒定控制问题,以保证系统的稳定、高效运行。论文介绍了以感应耦合电能传输技术为基础的非接触电能传输系统的原理、基本结构和国内外的发展现状以及本课题研究的目的和意义。重点对由于负载切换造成初级回路发射线圈的导轨电流的变化做了详细的理论分析,并通过公式导出了影响导轨电流的几个主要因素。根据这几个主要影响因素提出了两种恒流控制策略来保证导轨电流恒定,第一种方法是在逆变电路之前串入一个DC—DC环节,通过调节DC—DC的输出电压来控制导轨电流使之恒定。另外一种是对逆变电路采用移相控制技术,通过调节移相角的大小来恒定导轨电流。最后对这两种控制算法采用了MATLAB的Simulink进行了仿真,设计并制作了相应的控制电路,并对这两种方法进行了实验验证,实验结果表明这两种控制方式都可以很好的实现导轨电流的恒定。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 发展趋势
• 1.4 课题研究目的、意义及主要内容
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 研究意义
• 1.4.3 主要内容
• 2 CPT 系统导轨电流恒定的原理分析
• 2.1 非接触电能传输技术及系统
• 2.1.1 非接触电能传输系统的基本原理及组成
• 2.1.2 非接触电能传输系统的基本结构
• 2.2 非接触电能传输系统导轨电流恒定的必要性
• 2.3 影响系统初级回路导轨电流的因素分析
• 2.3.1 电压型逆变器
• 2.3.2 电流型逆变器
• 2.4 小结
• 3 CPT 系统导轨电流恒定的控制策略研究
• 3.1 引言
• 3.2 DC—DC 变换电路的恒流措施
• 3.3 移相PWM 控制的恒流措施
• 3.3.1 全桥PWM 变换器
• 3.3.2 TM5320LF2407 芯片结构
• 3.3.3 分段控制算法
• 3.4 电流检测
• 3.4.1 霍尔电流检测
• 3.4.2 电流互感器
• 3.4.3 锰铜分流器
• 3.4.4 电流电压转换芯片
• 3.4.5 导轨电流检测电路
• 3.5 小结
• 4 仿真研究
• 4.1 仿真平台简介
• 4.2 移相PWM 控制的恒流仿真
• 4.3 DC—DC 变换电路的恒流措施仿真
• 4.4 小结
• 5 实验研究
• 5.1 实验装置简介
• 5.2 电路设计与制作
• 5.2.1 DC—DC 变换电路的恒流实验
• 5.2.2 移相PWM 控制的恒流实验
• 5.3 小结
• 6 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 攻读硕士学位期间发表的论文
• B. 攻读硕士学位期间参与的项目及获奖情况