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基于能量注入的AC-AC型ICPT系统

【作 者】王小飞

【摘 要】摘要
 
感应耦合电能传输(ICPT)技术作为一种新型的电能传输技术得到了广泛的研究和应用。传统 ICPT 系统存在整体效率低、控制复杂、功率密度小、输入功率因数低、成本较高等缺点,在很大程度上限制了 ICPT 技术的推广和应用。本文以国家自然科学基金项目为依托,在剖析传统 AC-AC 型 ICPT 系统存在不足的基础上,对基于能量注入的 AC-AC 型 ICPT 系统及其控制策略进行研究。研究成果具有一定的理论意义和较高的实用价值。
 
论文首先对基于能量注入的 AC-AC 型 ICPT 系统的电路结构、初级和次级电路工作原理及其模态进行详细的分析,并在此基础建立系统输出电压与输入的稳态模型。
 
然后针对控制系统输出电压与输入电压频率相同问题,对输入电压过零点附近的谐振电流峰值进行研究,旨在分析谐振网络电流在输入电压过零点附近的振荡情况;在此基础上基于调谐电容电压峰值分析法和参考电压信号同步法,提出输出电压正负切换点控制策略,并对两种控制策略进行分析比较;通过能量注入占空比对初级回路谐振网络电流值的影响,分析基于能量注入控制的输出稳压控制策略。
 
接着借助 SIMULINK 仿真平台对系统进行建模仿真。针对控制输出电压频率与输入电压相同问题,对基于调谐电容电压峰值分析法和参考电压信号同步法的两种控制策略进行仿真比较;针对输出稳压控制问题,对基于能量注入控制的稳压控制策略,在系统输入电压不同且负载变化的情况下进行仿真。
 
最后,基于理论研究和仿真结果搭建实验装置。阐述系统硬件选型和控制电路设计并进行实验,通过实验结果验证理论和仿真分析的正确性。
 
 


【关键词】感应耦合电能传输, AC-AC 变换,软开关,谐振,能量注入

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