用于汽車LED燈非接觸供電電路

1、用于汽車LED燈的非接觸供電電路設(shè)計目錄用于汽車LED燈的非接觸供電電路設(shè)計 I摘 要 I1.1 引言 11.2 非接觸供電系統(tǒng)研究現(xiàn)狀 11.3 非接觸供電系統(tǒng)的供電原理 31.4 非接觸供電電路的研究目的 41.5 非接觸供電電路研究意義 11.6 本章結(jié)論 42 變頻器全橋輸入的電壓諧波分析 52.1 簡介 52.2 LCL-Tet 系統(tǒng)非線性模型. 62.3 固定頻率的諧波分析 . 72.4 ZCS 諧振頻率的諧波分析. 82.5 電力輸送的比較 . 102.6 結(jié)論 113.1 能量轉(zhuǎn)移拓撲 . 123.2 旋轉(zhuǎn)變壓器的電磁學(xué)和熱學(xué)建模 144.1 逆變電路拓撲結(jié)構(gòu)的選擇 . 錯誤！

2、未定義書簽。4.2 逆變方式選擇 錯誤！未定義書簽。4.2.1 全橋變換電路的介紹. 錯誤！未定義書簽。4.2.3 全橋變換電路特點分析 . 錯誤！未定義書簽。4.3 串聯(lián)諧振 錯誤！未定義書簽。4.4 選擇芯片的介紹 . 錯誤！未定義書簽。4.4.1 SG3525 的內(nèi)部框圖與引腳圖 . 284.4.3 SG3525 的工作原理. 錯誤！未定義書簽。5 非接觸車燈供電電路 285.1 主電路結(jié)構(gòu)及其工作原理 295.2 控制電路 305.3 非接觸供電電路穩(wěn)壓分析 306 非接觸車燈供電電路的設(shè)計和仿真 316.1 非接觸供電電路工作原理分析 316.2 非接觸供電電路設(shè)計 326.3 非接

3、觸供電電路仿真 33結(jié)論及展望 31參考文獻 35致 謝 錯誤！未定義書簽?，F(xiàn)在許多汽車供電用的都是直接用線圈，引起電纜接頭故障的主要原因是電 纜接頭壓接處在長時間的運行過程中，由于環(huán)境問題導(dǎo)致壓接點氧化，接觸電阻 增大，壓接點溫度升高，使絕緣保護層老化或是由于汽車后蓋開合使得電纜接頭 磨損，折斷等引起的短路事故，而且在大功率或惡劣條件下工作時容易引起電擊、 火花和磨損等一系列問題，從而影響了供電的安全性和可靠性，縮短了電氣設(shè)備 的使用壽命。如何降低非接觸感應(yīng)電能傳輸系統(tǒng)的成本，提高電能變換效率、減小電磁干 擾，都是在實際工程應(yīng)用中必須考慮的問題。此外，不斷提高功率等級、系統(tǒng)穩(wěn) 定性和可靠性，

4、增加分離變壓器的氣隙也是非接觸感應(yīng)電能傳輸技術(shù)需要解決的 課題。本文運用全橋式分離變壓器松耦合供電的非接觸供電方法，選用全橋式非接 觸供電方式，采用SG3525勺芯片，利用PWMF關(guān)電源控制電路，有串聯(lián)諧振產(chǎn)生 方波，來做成電路分析了非接觸電能傳輸?shù)脑砼c應(yīng)用方法。本文最后用oread的pspice進行仿真，分析了電路可行性。仿真結(jié)果與預(yù)期結(jié)果進行對比，查看設(shè) 計是否具有應(yīng)用價值。關(guān)鍵詞：非接觸供電/全橋式分離變壓器/SG3525/串聯(lián)諧振For the design of the contactless power supply circuit of automobile LED lampA

5、bstractNow many car power supply are used in the direct use of coils, main causes of cable joint fault is the cable crimp in a long time in the operation process, due to en vir onmen tal problems result ing in pressure con tact oxidati on, con tact resista nee in creases, pressure point temperature,

6、 the in sulatio n protect ion layer is due to aging or automobile rear lid opening makes the cable joint wear, short circuit accidents caused by broke n, easy to cause a series of problems, such as electric spark and wear and work in big power or harsh con diti ons, thus affect ing the safety and re

7、liability of power supply, shorte n the service life of electrical equipme nt.How to reduce the con tactless in ductive power tran sfer system cost, improve power con vers ion efficie ncy, reduce electromag netic in terfere nee, is must be considered in the practical engineering application problems

8、. In addition, constantly improve the level of power, the system stability and reliability, increase the gap separati ng tran sformer is con tactless in ductive power tran sfer tech no logy problem n eeded to be solved.At the end of the two con trol methods respectively using orcad pspice simulati o

9、n, an alysis of simulati on results of their.Keywords: Un-c on tact power /Supply isolati on tran sformer /SG3525 /Half-bridge series res onan1緒論1.1引言現(xiàn)代電能傳輸主要是通過電纜進行傳輸?shù)?，這種傳輸方式由于摩擦、磨損的 原因造成了導(dǎo)線外漏，從而影響了供電系統(tǒng)的安全性、可靠性、減少了電氣設(shè)備 的使用年限。例如現(xiàn)在許多的大型電氣設(shè)備用的都是滑動接觸供電，然而這種供 電方式在滑動時會出現(xiàn)磨損，接觸點會出現(xiàn)電?。唇佑|火花），導(dǎo)線裸露觸電等 隱患。直接利用

10、導(dǎo)線傳輸還會使周邊環(huán)境出現(xiàn)高頻強電磁干擾現(xiàn)象，特別是經(jīng)常開合的汽車后蓋，磨損情況更是嚴重，即影響了車的整體壽命，而且磨損裸露的 導(dǎo)線也使人身安全出現(xiàn)隱患，顯然接觸供電方式已經(jīng)不能滿足人們的生產(chǎn)和生活 需求，這時非接觸供電技術(shù)得到大家的關(guān)注，而我所研究的是如何將非接觸供電 技術(shù)運用于汽車車燈上，實現(xiàn)汽車 LED燈的非接觸供電。本次論文設(shè)計以非接觸 供電為基礎(chǔ)，講述了非接觸供電電路的工作原理，圍繞全橋式非接觸供電電路如 何用于汽車LED燈這個問題，闡述了非接觸供電電路的工作原理和實現(xiàn)方式，通 過oread的pspice軟件進行了仿真，證明了非接觸供電電路的優(yōu)勢與實施限制， 下面是非接觸供電電路的原

11、理框圖，也是本次設(shè)計的主要方向。1.2非接觸供電電路研究意義自從感應(yīng)耦合電能傳輸技術(shù)出現(xiàn)以來，越來越多的人投入到了非接觸式電源 的研究應(yīng)用中，并且出現(xiàn)了成就。而我國在非接觸電能傳輸方面所出的成就大多 為逆變器研究，對于非接觸電能傳輸系統(tǒng)則大多是根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)和人們生活電 氣化和智能化的需求，而且非接觸供電系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)，智能家電，醫(yī)療電子器 械和電氣化交通工具等領(lǐng)域中也十分具有前景，非接觸供電技術(shù)的研究與應(yīng)用技 術(shù)的探索將會推動我國電力技術(shù)的發(fā)展，填補我們非接觸供電在眾多應(yīng)用領(lǐng)域的 空白。目前所用的非接觸供電系統(tǒng)輸出電流大， 頻率高，而且傳統(tǒng)AC-DC-A（初級能 量變換模塊由于需要整流、濾波、

12、逆變等環(huán)節(jié)而增加了開關(guān)管數(shù)量，從而使器件 體積增大，而且控制這么多的模塊，操作起來也比較復(fù)雜，由于存在磁感應(yīng)現(xiàn)象 而使得系統(tǒng)的穩(wěn)定性不太容易達到。本次畢業(yè)設(shè)計的目的就是研究非接觸電能傳 輸系統(tǒng)運用AC-AC變換器來來提高系統(tǒng)運行效率并且保證系統(tǒng)穩(wěn)定性。由于交 - 交變換器減少了了直流環(huán)節(jié)，所以所用的功率原件也就減少了。只要控制好全橋 系統(tǒng)的四個開關(guān)管就能達到高頻逆變的目的，而且由于減少了了電路環(huán)節(jié)，所以 系統(tǒng)體積也會減小。這應(yīng)該就是非接觸電能傳輸系統(tǒng)今后的發(fā)展放心吧：小型、 高效、穩(wěn)定。這次論文設(shè)計要解決的問題是：如何縮小逆變器體積，提高電路功率密度， 增加電磁感應(yīng)耦合系數(shù)和提高電流頻率。實踐

13、證明，過高的 dv/dt, di/dt會產(chǎn)生 電磁干擾，而且還會增加開關(guān)損耗，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，開關(guān)頻率越高，開關(guān)損耗也越 高，無源器件的損耗也越來越大等等問題。如何有效的減少電磁干擾，降低開關(guān) 損耗，使電能傳輸效率增大的同時又不影響對電壓波形的分析是此次研究重點。 也是提高系統(tǒng)可控性與穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素，鑒于此，我們選擇了軟開關(guān)諧振逆變 電路一移相全橋零串聯(lián)PW逆變器。1.3 非接觸供電系統(tǒng)研究現(xiàn)狀近年中科院院士嚴陸光和西安交通大學(xué)的王兆安等人也開始對該新型電能接 入技術(shù)進行了研究，并在國內(nèi)雜志上發(fā)表了幾篇文章 【3】。重慶大學(xué)自動化學(xué)院非 接觸電能傳輸技術(shù)研發(fā)課題組自 2001 年便開始了對國內(nèi)外

14、非接觸式電能接入技 術(shù)相關(guān)基礎(chǔ)理論與實用技術(shù)的密切跟蹤和研究，并與國際上在該領(lǐng)域研發(fā)工作處 于領(lǐng)先水平的新西蘭奧克蘭大學(xué)波依斯 （ProBoys） 教授為首的課題組核心成員 PatrickAiguoHu（ 呼愛國 ）博士進行了深層次的學(xué)術(shù)交流與科技合作，在理論和技 術(shù)成果上有了較大的突破 【3】。 2007年 2月，課題組攻克了非接觸感應(yīng)供電的關(guān)鍵 技術(shù)難題，建立了完整的理論體系，并研制出了非接觸電能傳輸裝置，該裝置能 夠?qū)崿F(xiàn)600M1000W的電能輸出，傳輸效率為70%,并且能夠向多個用電設(shè)備同 時供電，即使用電設(shè)備頻繁增減，也不會影響它供電的穩(wěn)定性【3】。現(xiàn)階段，國內(nèi) 非接觸電能傳輸主要是

15、系統(tǒng)諧振頻率及原副邊的補償電路拓撲等，基本上還沒有 脫離理論研究走向?qū)嵺`，有的也是在實驗室研究階段；而國外在非接觸式電能傳 輸技術(shù)的研究上已經(jīng)有所突破，不斷提出新的概念、新的理論、新的設(shè)計方法， 不斷完善系統(tǒng)的供電性能?？梢灶A(yù)計，不久后，非接觸電能傳輸技術(shù)及產(chǎn)品開發(fā) 會是電力電子應(yīng)用最活躍的研究領(lǐng)域之一，也將會是工業(yè)自動化及能源利用的重 點投資領(lǐng)域之一。未來的十年內(nèi)，實用、高性能的非接觸式電源產(chǎn)品將會逐漸進 入市場并被廣泛運用。感應(yīng)耦合電能傳輸技術(shù)概念被提出以來，非接觸式感應(yīng)電能傳輸技術(shù)一直處 在不斷的發(fā)展與完善當中，而且感應(yīng)耦合技術(shù)與當今的電力電子電能變換技術(shù)和 單片微機控制技術(shù)燈的結(jié)合取得

16、了不錯的成就，非接觸式感應(yīng)耦合電能傳輸技術(shù) 已經(jīng)成為世界電能輸送重點研究的前沿研究課題之一。非接觸式感應(yīng)耦合電能傳輸 （I 非接觸電能傳輸 ）系統(tǒng)擺脫了傳統(tǒng)供電方式通過電纜直接接 觸的供電方式，通過松耦合感應(yīng)的原理向負載提供電能，解決了電弧的問題，也避免了機構(gòu) 磨損所造成的問題， 具有安全， 環(huán)保， 低維護的優(yōu)點。 非基礎(chǔ)電能傳輸系統(tǒng)主要由控制模塊、 能量發(fā)送模塊和能量接收模塊組成，兩個線圈感應(yīng)耦合從而實現(xiàn)能量的傳輸，其實，電能非 接觸傳輸模式是一種基于電磁感應(yīng)耦合理論，現(xiàn)代電力電子能量變換與控制與一體的新型電 能傳輸模式 【5】。實現(xiàn)了電源與用電設(shè)備不用導(dǎo)線連接而能完成供電目的的功能。非接觸

17、電能 傳輸實現(xiàn)電能傳輸過程的安全、 可靠、 靈活和高效的特性。 它以這些優(yōu)勢收到了人們的關(guān)注， 不僅僅局限于汽車后蓋的 LED 燈，在電動汽車、航空航天，新能源發(fā)電、醫(yī)療儀器、通信設(shè) 備等領(lǐng)域也很有前景，隨著材料學(xué)、電力電子器件、功率變換和控制技術(shù)的發(fā)展，非接觸電 能傳輸技術(shù)將會有理論走向?qū)嵺`。本段摘自參考文獻。1.3 非接觸供電系統(tǒng)的供電原理 （最好舉個例子說明一下）非接觸電能傳輸系統(tǒng)是利用松耦合方式將電能從靜止的一次側(cè)繞組向運動的 二次側(cè)繞組傳遞能量的，利用了現(xiàn)代電力電子能量變換技術(shù)和磁場耦合技術(shù)，通 過了現(xiàn)代控制理論和微電子控制技術(shù)實現(xiàn)了靜止設(shè)備向運動設(shè)備的電能傳輸，使 人們不再僅僅依靠

18、接觸供電技術(shù)。與此同時，此項技術(shù)的出現(xiàn)也帶動了相關(guān)科學(xué) 技術(shù)的發(fā)展，而且具有較高的使用價值和廣闊的應(yīng)用前景，推動了社會發(fā)展和人 類的進步。 而且相比于傳統(tǒng)變壓器初、 次級線圈用完整磁芯連接， 非接觸供電技 術(shù)的初、次級線圈處于松耦合狀態(tài)，初、次級之間的耦合變化特性是整個設(shè)計的 核心部分，非接觸供電部分磁路的介質(zhì)是空氣。非接觸供電能量傳輸過程為： 交流電源經(jīng)過整流后得到直流電壓， 直流電壓經(jīng)過交流逆 變后變?yōu)楦哳l交流，在這樣的初級回路中，采用整流和高頻逆變，有助于提高初級線圈電流 的頻率， 這樣能提高整個系統(tǒng)的傳輸效率和功率密度， 還能減小系統(tǒng)的體積。 因為是非接觸 供電，故這里使用的是分離變壓

19、器，采用松耦合的感應(yīng)方式，在分離變壓器中次級線圈通過 電磁感應(yīng)產(chǎn)生感應(yīng)電流，在經(jīng)過整流濾波后為負載提供電壓。例如現(xiàn)在進入市場的手機無線 充電系統(tǒng)、無線充電電動剃須刀都是非接觸傳輸系統(tǒng)的典列。1.4 非接觸供電電路的設(shè)計要求與研究目的1)設(shè)計要求(1) 輸入電壓24V,非接觸供電輸出電壓10V,具有短路保護功能，輸出功率5W；(2) 主電路和控制電路的設(shè)計，各部分的電路的設(shè)計和分析、工作原理和驅(qū)動 電路的設(shè)計，計算電路中所用的參數(shù)，重點計算非接觸耦合變壓器的各個參數(shù)， 在此基礎(chǔ)上選擇合適的器件；( 3) 使用仿真軟件對所計算的參數(shù)和選擇的器件進行了驗證，由此根據(jù)性能的 需要輔助設(shè)計挑選合適的參數(shù)

20、，使整個系統(tǒng)的設(shè)計得到了完善，在建立各個部分 模型的基礎(chǔ)之上建立電路的整體模型，驗證所設(shè)計的電源的可行性。2)研究目的 本文針對非接觸電能傳輸?shù)某跫夒娔茏儞Q存在的問題，以及初級電能變換電 路對輸出電流的高頻性、 平穩(wěn)性、 穩(wěn)定性的要求。 分析了一種新的能量變換模式， 即雙向開關(guān)高頻直接ACyAC變換模式，并就其應(yīng)用于非接觸電能傳輸系統(tǒng)的有關(guān) 控制問題以及相關(guān)特性進行了系統(tǒng)研究。 該方式由于無直流環(huán)節(jié)與高頻逆變環(huán)節(jié)， 功率器件少， 功耗少， 變換器體積小等特點， 使系統(tǒng)的初級能量變換具有高效率， 高功率因素，并增強了系統(tǒng)穩(wěn)定性。1.6 本章結(jié)論本章介紹了非接觸系統(tǒng)的概況、研究現(xiàn)狀；闡述了非接觸供

21、電系統(tǒng)的供電原 理；最后闡述了本論文的研究目的、研究意義以及論文的主要內(nèi)容。以及簡單的 原理介紹等，為本次畢業(yè)設(shè)計方向奠定了基礎(chǔ)的同時也確定了研究目標。2 全橋型驅(qū)動電路電壓輸入波形諧波分析經(jīng)過皮膚能量傳遞系統(tǒng)提供了用于生物醫(yī)學(xué)設(shè)備植入式供電的非接觸穿透皮 膚的新方法。由于該系統(tǒng)使用了高頻率關(guān)的功能，為了安全考慮此設(shè)計系統(tǒng)必須 符合EMC匡架和安全保證。本文提出了變頻器全橋輸入的電壓諧波分析方法，用 小參數(shù)和頻閃映射的方法建立非線性模型，然后進行分析。穩(wěn)態(tài)分析結(jié)果表明， 在零電流軟開關(guān)（ZCS）的諧振頻率時，電壓饋送LCL型轉(zhuǎn)換器不僅具有使最小 電流開關(guān)失真作用，還可以提供更高的功率和相比傳統(tǒng)

22、的工作在標準諧振頻率不 能實現(xiàn)充分 ZCS 的優(yōu)勢。得到的研究結(jié)果對電磁干擾的分析、電壓饋送 LCL 型 轉(zhuǎn)換器和 TET 應(yīng)用設(shè)計特性的研究是非常有用的。2.1 簡介電感耦合的經(jīng)皮能量傳遞供電系統(tǒng)對通過植入式電池或穿過皮膚實現(xiàn)非接觸 皮膚供電提供了一個很好的方法。 該技術(shù)對于長期運行具有高功率消耗 的可植入 裝置非常有用。TET 系統(tǒng)可以被視為一個由外部的初級線圈和次級線圈松耦合植入的直流轉(zhuǎn) 換器，它基于全或準諧振 3 的各種軟開關(guān)技術(shù)，目的是為了減少開關(guān)損耗和高開 關(guān)頻率和其諧波引起的EMI （電磁干擾）。TET系統(tǒng)需要具有一個用于產(chǎn)生磁場的 外部耦合線圈，高質(zhì)量的波形要求盡量減少電磁干擾

23、和功率損耗，所以全并聯(lián)或 串聯(lián)諧振電路中經(jīng)常使用的電源轉(zhuǎn)換器的設(shè)計4就應(yīng)運而生了，在本文中，主要 是針對一個電壓饋電Tet系統(tǒng)與一個電容電感器（LCL ）串并聯(lián)諧振電路的初級 側(cè)和二次側(cè)并聯(lián)諧振電路的研究。交叉網(wǎng)絡(luò)作為電壓饋全橋拓撲的結(jié)構(gòu)，可以起 到控制實現(xiàn)零電流軟開關(guān)（ZCS）的作用。穩(wěn)態(tài)下的交流阻抗分析方法5-8和廣義狀態(tài)空間平均（GSSA）方法經(jīng)常被用 來分析諧振變換器TET系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)運行的狀態(tài)。交流阻抗分析方法是基于假設(shè)勵 磁電壓或電流源的正弦頻率和系統(tǒng)諧振頻率都是由諧振電路（即共振頻率）決定 的，即當系統(tǒng)最大功率達到飽和狀態(tài)時，小型和中型的諧振槽與系統(tǒng)開關(guān)頻率具 有相同的諧振頻率。然

24、而在實際上，電力電子電路的諧波分量和他們系統(tǒng)上無法 操作頻率的因素都影響諧波含量分析。 GSSA 的方法是通過一個滑動窗口實時更 換域變量中的復(fù)雜的傅里葉系數(shù)變量。該系統(tǒng)是利用線性列表得到動態(tài)線性模型， 然后用于分析諧振電路的性能，雖然這種方法在理論上是有效的，但是通常由于 GSSA模型在實際電路的分析和設(shè)計中很復(fù)雜，所以GSSA方法并沒有多少實用性。 另一種分析方法是在1994年提出的，它結(jié)合了諧波平衡和攝動技術(shù)分析 PW開關(guān) 模式轉(zhuǎn)換器來分析的。此方法也被稱為等效小參量法(ESPM)，而且已被證明是 一個簡單準確分析硬開關(guān)PWM控制12-16非線性高階的DC-DC轉(zhuǎn)換器的方法。不過 在將此

25、方法應(yīng)用于軟開關(guān)變換器的困難是必須事先知道軟開關(guān)的頻率。在本文中，該ESPM的方法擴展到進行全零電流開關(guān)變換器的諧波分析，電 壓饋入全橋式LCL型TET系統(tǒng)使用的是組織分析和頻閃映射方法(SMM )。計 算當系統(tǒng)在固定的正常諧振頻率和 ZCS諧振頻率工作時，波形的基波與諧波含量 結(jié)果從而進行比較。ESPM方法采用了 Matlab方法計算結(jié)果進行數(shù)值模擬得出再 由PSPICE得出最終結(jié)果。最后電能傳遞給基于已評估過的諧波負載的負載電壓波 形來維持平衡。2.2 LCL-Tet系統(tǒng)非線性模型電壓饋全橋LCL-TET系統(tǒng)如圖2-1 0假設(shè)所有的開關(guān)和電壓源都是工作在理2兀T =想狀態(tài)，切換周期是，開關(guān)

26、的占空比為50%在這里，我們介紹一個非線 性周期函數(shù)g ( t)0函數(shù)g ( t )如下：旳一(11g(t) = £ F(t (k1 開)北 tkT "(t kT) kJI 2丿_在階躍函數(shù)名(t)中。使用函數(shù)g (t )，Tet系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)等效電路可以被建模 為一個周期時變系統(tǒng)。圖2-1全橋式LCL型TET系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)該系統(tǒng)微分描述方程如下:(2)穩(wěn)定狀態(tài)的解決方案（2）可以得到如圖所示ESPM勺方法14 x = a0ew+2； ameJ(2mz +c.c玄=-G 0 B b|為二-G p m B bm , bm是函數(shù)g（t ）傅立葉級數(shù)展開系數(shù)。C.C表示復(fù)共軛g(t)

27、二為 bmejm， c.cm=1方程（3）給出了簡單的穩(wěn)態(tài)電壓饋全橋 LCL型TET系統(tǒng)的解。它包括奇次諧 波項和其他高階諧波項。作為穩(wěn)態(tài)交流分析方法時的結(jié)果奇次諧波在系統(tǒng)在諧振 頻率是固定的情況下用方程（2）的方法得到了相同的解決方案。2.3固定頻率的諧波分析目前，設(shè)計一個Tet系統(tǒng)的操作慣例是強制系統(tǒng)處在標準的諧振頻率下，在 初級和次級電路完全調(diào)諧到這個頻率時，達到近似最大功率5-8。系統(tǒng)在完全調(diào)諧 頻率操作條件的頻率計算如下：對全橋變換器LCL型參數(shù)如表1所示，當系統(tǒng)在在標準諧振頻率180kHz操 作時PSPICE仿真結(jié)果如圖2-2所示。ir、ip、u。的波形和頻譜的ESPM別見圖 2-

28、3、圖 2-4VCs|lllr)l|Lp|圖2-2用Pspic的穩(wěn)態(tài)波形仿真V|Cs|ULrJI(Lp)2015105D5-10-15 -2000.00500100150020 0250 03t(ms)圖2-3穩(wěn)態(tài)波形的ESP研析(lLr為粗實線、lLp為細實線、VCs為虛線)圖2-2所示的仿真結(jié)果與圖2-3所示的ESPM結(jié)果吻合很好?？梢钥闯觯?使系統(tǒng)是處于完全的調(diào)頻情況下，第二次和第三次諧波的開關(guān)電流波形還是很大。 在這種情況下，總諧波失真(THD )的電流ir計算如下：2.4 ZCS諧振頻率的諧波分析電壓饋全橋LCL型轉(zhuǎn)換器能夠?qū)崿F(xiàn)控制開關(guān)在諧振頻率為零時換向零電流 交叉時刻的軟開關(guān)。

29、所以當系統(tǒng)處在 ZCS諧振頻率操作下開關(guān)損耗和 EMI都將大 大降低。該系統(tǒng)的零電流諧振頻率是利用頻閃映射方法17 確定。檢測零電流交叉點的功能圖表及函數(shù)如下ZCPsT0T0T0T0Time(us)3.774.5911.3211.67ZCS f(khz)265.5217.8488.3385.65THD of i r0.51%39.12%616.4%141.6%表II充分調(diào)整LCL型轉(zhuǎn)換器時的四個ZCP波形其中A=-G（O）, Bi=-B , Y=1 0 0 0 0 為選擇向量，I為具有與矩陣A相同順 序的單位矩陣。A完全調(diào)諧系統(tǒng)（Lr=Lp）所有使用參數(shù)與表1里面的相同，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了會有四零個交

30、叉點（ZCP）可 在該轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)零電流軟開關(guān)。這四個 ZCP及其相應(yīng)的ZCS諧振頻率記錄在表II 0當轉(zhuǎn)換器在ZCP點工作時，操作系統(tǒng)中二次諧波 T2和T3占主導(dǎo)地位（從圖 8的（c）和（d）可以看出），諧波含量超過1o （b）和（d）應(yīng)用于在實際中但應(yīng) 避免較高的THD而（c）被應(yīng)用于感應(yīng)加熱18 o當工作在T0點，電流振蕩的開關(guān)頻率相同，而其他三個 ZCS結(jié)果在一個頻 率周期時間內(nèi)切換振蕩。案例（一）代表了基本的 ZCS模式。另三例被稱為高階 諧振模式。B系統(tǒng)部分諧調(diào)（Lr工Lp該系統(tǒng)在部分的調(diào)諧操作條件給出了以下函數(shù)，1 1其中Lr工Lp就兩種不同情況進行分析，（1） Lr =2Lp;

31、（2） Lr =0.5Lp，ZCPS 檢測函數(shù)見表10oI =21當LrLp時，從圖10 （a）可以看到系統(tǒng)中有兩個ZCPo如果系統(tǒng)運行在標準的諧振頻率，ir的THD為22.89%oKs«3l.Jg-tl-4LFT圖2-4零交叉點檢測功能表(a)Lr =2Lp (b) Lr =0.5Lp當Lr =0.5Lp時，從圖2-4 （ b）可以看到系統(tǒng)中有8個ZCP。ir的THD結(jié)果見表四，除T3夕卜，ZCP點在一個開關(guān)周期其第二諧波是電流振蕩的3倍。其頻譜波形如圖13和圖14所示。在T3的ZCP點，THD值用以下函數(shù)計算：10THDV；100%0 %22.56= 3.42%(9)電流ir的諧

32、振頻率THD為97.3%2.5電力輸送的比較除了在工作時系統(tǒng)的波形諧波分析，輸出功率的分析結(jié)果也在列在表V （固定的名義諧振模式）和 VI （ZCS模式）呈現(xiàn)出來了。從表 V可以看出如果主級 和次級電路都是完全的調(diào)諧模式下電感Lr對輸出功率影響比在固定的名義諧振頻率情況下要小得多。從表VI可看出在所有可能的ZCS模式中，處于基頻的ZCS 模式可以提供比其他高階ZCS模式更高的功率。但在另一方面，當系統(tǒng)在每個可 能的ZCS操作諧振頻率下，特別是運行在基頻的ZCS模式下電感Lr對輸出功率 的影響是顯著的。這是由于電感 Lr值改變了系統(tǒng)的ZCPs。Lr值越低，基本ZCS 系統(tǒng)的諧振頻率就越高，就能傳

33、遞出更多的輸出功率。進一步比較表V和表VI，在相同的系統(tǒng)下，頻率負載在基本的ZCS模式下比在固定的名義諧振下能夠傳遞更高的功率，完全可以從7.05W調(diào)整到303.5W。MODEPartial tunedFully tunedPartial tunedLr=0.5LpLr=LpLr=.2LpF=180khz7.477.055.59表V固定的名義諧振模式下輸出功率的比較ZCPs MODEPartial tunedFully tunedPartial tunedLr=0.5LpLr=LpLr=.2LpT0576303.349.1T12.54.25.8T268.531.85.8T31.13.1T425

34、T52.1T611.6T72.2表VI ZCS諧振模式下輸出功率的比較2.6結(jié)論在本文中，建立在一個周期內(nèi)隨時間變化非線性模型的模式以及SMM方法都可應(yīng)用于分析生物醫(yī)學(xué)LCL型和TET系統(tǒng)在電壓饋全橋的諧波失真狀態(tài)。通過 研究固定名義的諧振模式和ZCS模式，可以發(fā)現(xiàn)雖然高階諧振模能夠降低在高頻 率的電流波形生成時開關(guān)頻率式，但基本ZCS模式能夠產(chǎn)生較少的開關(guān)電流失真 現(xiàn)象，并提供比其他的操作模式更多的功率。這項研究的成果對設(shè)計下一代的電 源轉(zhuǎn)換器，以及應(yīng)用電磁干擾和降低 TET的功率損耗等后續(xù)研究都是非常有用 的。3 基于旋轉(zhuǎn)變壓器的非接觸電能傳輸系統(tǒng)本章討論了應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)變壓器非接觸能量傳輸。

35、利用旋轉(zhuǎn)變壓器來替代電線 和集滑環(huán)；灌形磁芯幾何用于旋轉(zhuǎn)變壓器的不同繞組和拓撲結(jié)構(gòu)的比較；變壓器 在電磁域和熱域的分析；每個模型的不同域是分開的。有效性的分析模型二維和 三維數(shù)值的模擬和測量。原型旋轉(zhuǎn)變壓器的旋轉(zhuǎn)速率 1 千瓦的峰值，旋轉(zhuǎn)速度為 6000轉(zhuǎn)/min。原型制造使用的是罐形磁芯和測試的實驗裝置。在許多現(xiàn)代機電系統(tǒng)設(shè)計中， 力到旋轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)移是十分重要的角色， 例如， 在機器人技術(shù)和工業(yè)應(yīng)用中的電力需要傳輸?shù)叫D(zhuǎn)變壓器。如今，電線和滑環(huán)用 于傳遞動力的轉(zhuǎn)動部分。電線的缺點是限制旋轉(zhuǎn)角度的單一性和限制增加剛度。 盡管大量的研究和發(fā)展可靠耐用的滑環(huán)，接觸磨損以及振動信息限制的壽命， 并經(jīng)

36、常需要維護。 1。此外，接觸磨損造成的塵埃粒子， 這是不必要的無塵室和空 應(yīng)用。一個克服電線和滑動環(huán)這些缺點的方法是采用旋轉(zhuǎn)變壓器非接觸式能量傳遞 系統(tǒng)。變壓器轉(zhuǎn)換電源在一個氣隙， 一個物理分離提供能夠旋轉(zhuǎn)變壓器的二次側(cè)。 額外的優(yōu)勢可以自由在繞組的比例，改造主要電壓等級的負載的要求1970年代以來對該非接觸能量通過一個旋轉(zhuǎn)變壓器傳輸進行調(diào)查 2 。后 來旋轉(zhuǎn)變壓器的概念應(yīng)用于像經(jīng)皮能量傳輸心臟起搏器 3 和 4 感應(yīng)充電， 這兩種情況得益于大學(xué)英語。旋轉(zhuǎn)變壓器可用于轉(zhuǎn)移電源和數(shù)據(jù)信號部分的同時 運動，通過使用一個額外的電感或電容性接頭 5 。軸向旋轉(zhuǎn)和罐芯變壓器可以用于旋轉(zhuǎn)變壓器。雙方進行了

37、 6 中從總量與 效率。鍋核心幾何，圖 1 所示，提供更好的性能指標方面的磁通密度，磁耦合和 損失。因此，這個拓撲會在這篇論文中進一步探討。峰值功率為1千瓦的旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)移到負載的設(shè)計，以 6000轉(zhuǎn)/m轉(zhuǎn)動的電 子器件上的負載需要輸入直流電壓為 50伏，首先，幾何的旋轉(zhuǎn)變壓器的分析。 其 次，來源于電磁和熱性能的變壓器模型分析。最后，原型變壓器的設(shè)計和制造來 證明模型分析。3.1 能量轉(zhuǎn)移拓撲旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理可從法拉弟定律和安培環(huán)路定律獲得。應(yīng)有楞次定律并獲得正玄激勵，等效產(chǎn)生一個方程的感應(yīng)電壓超過n-turn繞組和表達的轉(zhuǎn)移,獨立的數(shù)量化(1) (2)其中f是施加電壓的頻率，Bpeak

38、是峰值磁通密度，kf形狀的填充因子的繞組橫截面的內(nèi)芯Ae，是最小的核心區(qū)域，S是可繞組，定義如圖 3-1。幾何頂視圖和截面轉(zhuǎn)動壺形鐵芯變壓器是的圖 2a和圖2b。相應(yīng)的幾何參數(shù)中列出的表1，這 些表達式可用于確定核心幾何和主要參數(shù)在開始設(shè)計一個旋轉(zhuǎn)變壓器。在每一個 核心壓痕可以發(fā)現(xiàn)，弓I導(dǎo)線該繞組的核心，創(chuàng)造了一個不完整的軸對稱布局。影 響的壓痕的權(quán)力轉(zhuǎn)移在旋轉(zhuǎn)過程中的三維有限元研究模型7。圖3a-d表明反應(yīng)的中學(xué)電壓變化的電阻負載不同相對位置的核心凹陷部分。在每一個圖額外插入 相同的反應(yīng)曲線不同的角位置被發(fā)現(xiàn)?？梢约俣橐粋€軸對稱幾何進一步分析。圖3-2、不同相對角的二次電壓特性在核心的縮進

39、位置I1°圖3-3、同軸相鄰繞組的拓撲結(jié)構(gòu)（a）和（b）ParaitieLerDeschi珥 r 廠2、口Radius ot the dil terecil core partsOuler height a c(re lu.h eElciuht of the indiim urea >'Ljeiglh of the air gupEffectiw nnv jjeaSW indiiii： jjcaA'pNumber of tuim on the prinuirj sideNumbcj of turns on ihc止try表1、圖2圖4的幾何參數(shù)旋轉(zhuǎn)變壓器可以作為

40、直流-直流電源轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的一部分。在初級側(cè)的旋轉(zhuǎn)變 壓器，由一個全橋式轉(zhuǎn)換器將一個直流電壓轉(zhuǎn)換為高頻電壓。從而降低了變壓器 的尺寸和最大的功率傳輸，如圖 3-2所示。在變壓器的二次側(cè)，高頻電壓經(jīng)過整 流，提供給負載。兩種不同的拓撲結(jié)構(gòu)放置在繞組旋轉(zhuǎn)壺形鐵芯變壓器傷。第一 部分是相鄰的拓撲繞組的拓撲結(jié)構(gòu)，這是顯示在圖3-3、a,其中每個繞組放在一個單獨的核心的一半。因此，一個側(cè)變壓器可以完全獨立于對方，例如，放置在 真空中。二拓撲是同軸繞組的拓撲結(jié)構(gòu)，這是顯示在圖3-3、b,在那里繞組放在每個其他。這種拓撲需要使用一個額外的繞組筒管，從而降低了有效繞組區(qū)。因 為兩個繞組繞每一個小缺口之間的振動，

41、由于旋轉(zhuǎn)容易損壞繞組。在本文中，兩 繞組的拓撲結(jié)構(gòu)進行了比較和差異從磁和電角度的確定。3.2旋轉(zhuǎn)變壓器的電磁學(xué)和熱學(xué)建模1、磁模型：一個軸對稱磁場磁阻模型導(dǎo)出了計算電感變壓器。磁通量路徑, 已確定由一個二維有限元模型和基于物理布局磁阻模型已經(jīng)建立。該模型表明，對于相鄰繞組的拓撲。R代表磁阻、下標c,ag,lk分別代表核心、氣隙、泄漏路徑 的磁通。結(jié)合各一半的核心和間隙結(jié)果，磁阻網(wǎng)絡(luò)可改寫為一等效電路，其中，Lm勵磁電感，Likp、Likz分別代表了漏電感的一次側(cè)和二次側(cè)。1）磁化的磁化電感電感計算。(3)RccRa Vzoro(4)Rcb(ri22 )()2二 z or其中Ro和Ri分別是外部

42、和內(nèi)部核心半徑的一部分,（5）?Z為核心部分的高度。Ff，增加了計算氣隙磁由于本邊緣磁通周圍的氣隙，一個額外的邊緣磁通因子,(6)（7）2）漏電感：在旋轉(zhuǎn)變壓器各種漏磁通線，不能連接兩個繞組。因為這些通量 線沒有一個先驗已知路徑，它是不準確的模型與磁阻網(wǎng)絡(luò)等。不同的方法是計算 漏電感儲存的能量在繞組體積。磁場能量的漏磁通可以表達的Llk|2 二-乩Hdv2 2 v（ 8）這是平等的磁場能量的繞組體積8 。表達的磁場力量可以發(fā)現(xiàn)由安培環(huán)路 定律。在用相鄰繞組的拓撲結(jié)構(gòu)，磁場strengthcan表達的初級繞組函數(shù)theaxial 長度(9)氣隙中的磁場強度，可以定義假設(shè)一個統(tǒng)一的人造纖維（10）

43、在次級線圈，磁場強度可以表達同樣的（9）。作為輔助繞組空間是走過，磁動勢的線性下降到零，因為 Np、i、p =-Ns、i、s求解積分，（8），產(chǎn)量（11）其中Lik是從總漏電感小學(xué)側(cè)。類似的表達為漏電感可以衍生為同軸繞組的拓 結(jié)構(gòu)，其中磁場強度應(yīng)表示為函數(shù)的半徑。3）驗證：電感式的原型形成了從二維有限元計算模擬和測量的原型變形金剛（第四節(jié)）。電感的相鄰和同軸繞組的拓撲結(jié)構(gòu)分別如圖7, 8所示。本數(shù)據(jù)顯示通過增加氣隙，磁化電感，從而也降低磁耦合。漏電感幾乎不斷的增加氣隙取 決于繞組的拓撲。較低的漏電感被發(fā)現(xiàn)在該同軸繞組拓撲，為幾乎相同的繞組的 磁通路徑。在本文中假定的氣隙長度為0.5毫米。氣隙長

44、度為0.5毫米，最大誤差5%的 測量和分析計算電感。值得注意的是，旋轉(zhuǎn)的內(nèi)核與一個小的氣隙之間，需要有 一個準確的變壓器的裝配。2、電動模型：完成電氣等效電路，繞組電阻Rp， Rs與諧振電容Cp， Cs，已添加到電路，如圖3-4所示。圖3-4旋轉(zhuǎn)變壓器的電氣等效電路1）繞組電阻：全橋式變換器的旋轉(zhuǎn)變壓器電壓時一個方這增加了諧波的交流損耗。一個解析表達式的電阻絲的情況非正弦波形,礎(chǔ)上推出了交流電阻公式2）諧振電容器：在變壓器的兩側(cè)，諧振電容器已被添加到克服電壓以降低漏 電感，通過增加當?shù)仉妷簭亩黾哟磐棵芏?。共振電容器可以放置在一系列?平行的變壓器繞組兩端。被放置在初級側(cè)的一系列諧振電容作為

45、隔直電容和創(chuàng)造零交叉諧振電壓。這使得有可能使用零電流開關(guān)，減少開關(guān)損耗。將初級并聯(lián)電容器會導(dǎo)致高電流的 諧振回路由于咼頻率電壓。這樣將避免增加功率損失。hSgnecK mqpirij k圖3-5磁耦合的主共振電容的磁耦合影響曲線(14)添加在次級側(cè)諧振電容器提高了功率傳輸能力。圖3-5顯示了 ofcp歸一化值為改變磁耦合串聯(lián)和并聯(lián)諧振的二次側(cè)造成不敏感的初級側(cè)的諧振電容器磁耦合的變化，例如造成振動旋轉(zhuǎn)，在諧振電容器二次側(cè)串聯(lián)放置一系列次級繞組。頻率的電路工作在共振頻率 Js可以計算通過(12)此外，諧振電路的行為過濾器過濾高次諧波，從而，降低傳導(dǎo)損失3）功率損失：傳導(dǎo)和磁芯損耗的主要在旋轉(zhuǎn)變壓

46、器的功率損耗。傳導(dǎo)損失Pcond，已通過公式（13）計算如下:Rond2PrmaRpI .maRs(13)其中1 prma是初級電流有效值，其中包括了反映負荷電流和磁化電流。核心損 失PCore由下列斯坦梅茨方程計算得到。其中Cm, C(T) , x和y是指定的材料常數(shù)和Vcore是磁芯的體積。這兩個磁芯和傳導(dǎo)損耗取決于頻率。增加頻率下的恒功率轉(zhuǎn)移，提高由于增 加交流繞組電阻和降低鐵芯損耗的傳導(dǎo)損失，因較低的磁通量密度。對于一個特 定的功率傳輸，最佳分辨率 Js和磁場的磁通密度發(fā)現(xiàn)，造成最低限度的核心和 傳導(dǎo)損失。4) 熱模型：磁芯和傳導(dǎo)損失導(dǎo)致變壓器溫度上升。他是本設(shè)計變壓器熱研究 的總要部

47、分，因為相對磁導(dǎo)率的磁芯材料以及功率損耗，核心的溫度依賴性。熱 模型允許估計平均繞組和鐵心溫度。熱等效電路采用的是有限差分模擬技術(shù)，其中熱阻抗的概念是推導(dǎo)傳熱11 。 其中熱熱模型所劃分的上半部衍生幾何分成六個區(qū)域，在那里從I到V代表核心和區(qū)域VI表示變壓器繞組。五各節(jié)點被定義為每個區(qū)域和傳熱節(jié)點模型的熱電 阻。傳導(dǎo)的電阻用新型傳熱區(qū)域?qū)α髯枇δＰ陀糜趥鳠嵩搮^(qū)域邊界之間空氣。假 定在該模型的坐下邊界沒有熱傳遞。每個區(qū)域的功率損失是由熱源插在各個區(qū)域 的中間節(jié)點形成的。每個節(jié)點的平均溫度是通過確定節(jié)點之間的熱傳遞進行計算的，通過下式 表達：RjlTl - Q1(15)其中Rth是一個矩陣，其中包

48、括所有熱電阻之間的節(jié)點，T是一個向量組成的各個 節(jié)點溫度，Q是與所有的熱能流入一個向量變壓器。熱電阻是指使用傳導(dǎo)和對流 傳熱系數(shù)，其使用規(guī)范查用相關(guān)手冊。驗證：為了驗證熱模型，建立一個二維有限元模型，以熱假設(shè)。每個區(qū)域中心的最大溫度見表U。最大誤差分析和數(shù)值計算之間相對于環(huán)境溫度為20?增加了 6.9%。表U各區(qū)域的平均溫度(Tamb=20°C )rii umertcaf （口GT6J.45K.7115K.2III58.2IV5B.257.7討60.K58.3VI6JJ5K.53.3結(jié)論本文提出了一種旋轉(zhuǎn)變壓器滑動環(huán)和電線從電源轉(zhuǎn)移置換固定裝置的旋轉(zhuǎn)部 分。電磁和熱模型分析，導(dǎo)出了與

49、 7%勺最大誤差與測量有限元模擬，兩個最小的 原型變壓器損失是制造和一個固定的電源變壓器獲得了100 W的和不影響旋轉(zhuǎn)被發(fā)現(xiàn)的功率傳輸。相鄰的同軸繞組的拓撲結(jié)構(gòu)內(nèi)旋轉(zhuǎn)壺芯變壓器與最小的功率損 耗的比較。得出相鄰的繞組拓撲采用繞線區(qū)有效從而降低了頻率和磁化電流獲得 更低的功率損耗比同軸繞組的拓撲結(jié)構(gòu)。4非接觸電能傳輸系統(tǒng)的電容耦合功率流控制摘要：本文提出了運用功率流控制電能傳輸?shù)姆墙佑|控制方法，被稱為非接觸電能傳輸（即容性功率傳輸）。利用兩個半導(dǎo)體器件實現(xiàn)整流和功率流控制，即用 軟開關(guān)來實現(xiàn)寬范圍輸出功率的控制，與傳統(tǒng)的動態(tài)調(diào)整/失諧控制相比，本次所提出的方法不需要任何額外的無功能量，因此系統(tǒng)的

50、工作狀態(tài)很低，這有助于減 少電壓/電流脈沖，也提高了系統(tǒng)的可靠性。由于減少了元件數(shù)量和簡單的開關(guān)控 制，可以使系統(tǒng)非常緊湊和高效，理論分析和設(shè)計是有仿真結(jié)果得以證明的。I.簡介：基于IPT （感應(yīng)電能傳輸）的非接觸電能傳輸技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到允許的參 考電源的帶電負載的相對運動1。IPT技術(shù)成功的應(yīng)用于包括植入式生物遙測試設(shè)備2，非接觸式電池充電器3，電動汽車4等。然而，由于磁場的耦合 性質(zhì)，IPT具有電力傳輸?shù)木窒扌?，如電能無法通過金屬物體進行轉(zhuǎn)移，高聳立 的功率損耗，和EWI（電磁干擾）。為了消除上述缺點，提供了可供選擇的非接觸電能傳輸選項，一種最近研究出來 的采用電場作為“能源載體”的新方法。

51、與磁場耦合方式不同，這種新方法采用 兩對松散耦合電容器“板，因此，它被稱為容性功率傳輸（非接觸電能傳輸）。 雖然一些基本的耦合分析已經(jīng)得出了些結(jié)論6，但如何調(diào)節(jié)非接觸電能傳輸系統(tǒng) 輸出電壓研究報道并沒有對功率流控制方法的研究說明。RlPrimarvAmndarw圖4-1非接觸控制器的系統(tǒng)框圖圖1顯示了典型的非接觸電能傳輸系統(tǒng)的框圖。電壓源經(jīng)過電壓轉(zhuǎn)換成為高頻 率的交流電壓，然后提供給原邊的兩塊金屬板。當副邊的兩塊金屬板放在他們附 近時，在金屬板之間出現(xiàn)電場，由于電場的原因使得交變電流的場板之間產(chǎn)生位 移，從而可以使形成的電流“流動”通過。功率可通過一個整流器的無接觸的轉(zhuǎn) 移到一個直流負載RL電

52、觸點。在這樣的系統(tǒng)中，在一次側(cè)與二次側(cè)金屬板之間的 自有運動是被允許的。與IPT系統(tǒng)相類似，不論在一次側(cè)回路還是二次側(cè)回路不 同的調(diào)整和權(quán)力流量控制方法都被使用。在電源二次側(cè)提出的分流調(diào)節(jié)起初被用于 IPT潮流控制7。這個簡單的控 制器是很容易實現(xiàn)的，但在輕負載條件下他的功率效率是很低的。另一個常用的功率調(diào)節(jié)方法增加一個降壓，升壓或按在整流器8，9 后的降-升壓轉(zhuǎn)換器。類似于并聯(lián)穩(wěn)壓器，電源效率在輕負載時低。初級輸入端電壓源大小的控制是通過（VS圖1）另一種在10 研究的校準 功率流的方法。這種方法需要一個無線通信鏈接，例如一個RF （射頻）通道檢測到的輸出在負荷側(cè)電壓，它是唯一有效的滿調(diào)諧條

53、件時，初級輸入電壓可以最小 化。一次側(cè)功率變換器的控制或是二次側(cè)補償功率流的控制最明智的功率流控制 是IPT系統(tǒng)11 , 12 。然而，高階涉及非線性諧波，調(diào)諧范圍小切換過程中限 制了它的應(yīng)用。線性調(diào)諧利用磁放大器控制成功地應(yīng)用為了減少諧波，提高功率 效率13 ，然而，笨重的磁芯需要大大限制了它的可用性。本文提出了一種功率流控制方法適用于低功率非接觸電能傳輸系統(tǒng)。這個方法只用了兩個 半導(dǎo)體開關(guān)代替兩個二極管構(gòu)成全橋式整流器。集成的控制電路和整流使得電路結(jié)構(gòu)簡化并 且也減少了功率損失。論文的結(jié)構(gòu)安排如下。第二部分介紹了擬議的非接觸電能傳輸系統(tǒng)。在第三節(jié)主要解說的是非接觸供電部分控制算法。第四節(jié)執(zhí)

54、行控制操作分析和第五部分顯示 了仿真結(jié)果和討論。最后在第六章得出此次研究的結(jié)論。2.非接觸電能傳輸系統(tǒng)的概況提出提出的的非接觸電能傳輸系統(tǒng)與集成精餾和功率流控制見圖2。一個現(xiàn)任美聯(lián)儲pushpull諧振轉(zhuǎn)換器是用來轉(zhuǎn)化一個直流電壓源成高頻交流使用兩個場效應(yīng)管S1和S2。L1和L2作為一個階段分裂變壓器和直流電感形成準電流源。Cp和Lp形成一個平行諧振回路。一個獨特的特征是客戶這個轉(zhuǎn)換器所需的電源和信號得到駕駛S1和S2直接從電壓在主要的開關(guān)設(shè)備 ,所以逆變器是完全自治和零電壓開關(guān)(ZVS)沒有任何額外的控制器來實現(xiàn)。一個調(diào)諧電感Ls是放置在系列與兩雙耦合板Csi和Cs2。修改后的論文之全橋式整

55、流器和一個并行濾波電容器 Cf的高頻交流電壓轉(zhuǎn)換成直流輸出電壓供給負載Rl。兩個高速IGBT開關(guān)保持和原版 Sc2所示這里使用陰影區(qū)是重要的調(diào)節(jié)輸出電壓。六世和高頻交流電流電壓 檢測盲降調(diào)節(jié)和軟切換。TA表示電流互感器檢測盲降。詳細的控制算法將會在下一節(jié)詳細介 紹。圖4-2提出的非接觸電能傳輸系統(tǒng)圖如果L1和L2的設(shè)計遠遠大于Lp,Cf足夠大來平滑，簡化電路模型重要的可以得到如圖3(a)和能見度水平可以表示如下:V 二二CsRacv(1)L 2：2 ac 22LCs(Rac rcs) j( 訂$-1)】cp其中CS = CCs2 , rcs = tan ",恵=8；尺vcp、rcs> tan3和Rac分別表示諧振電壓、 Cs1 +Cs2"Cs応電渣重熔(等效串聯(lián)電阻)的電容性耦合板、耗散因子之間的介電材料的耦合板、和等效交流電阻的直流負載。在充分調(diào)整條件狀況下，3 LpCp=w LsCs=1,諧振電壓vCp大致可表示為：V卜'、.s" Vic假設(shè)電流的正方向是從左到右，如圖2所示，然后如果Ils> 0，控制器將Sc2將立即被關(guān)閉，要不然Sci圖4-3簡化的電路模型根據(jù)圖3(b)和(c),輸出電壓可簡化為Vl4J2 卿 CsRl28，CsRl 二 tan、(3)和最