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非接触双向电能传输电路的研究

【作 者】王品一

【摘 要】摘要

非接触电能传输技术,简称,是以电磁感应及耦合原理为基础,利用电能变换技术、磁场耦合技术及大功率高频电能变换技术(包括谐振变换技术和电磁兼容技术等),借助现代控制理论和策略,实现用电设备以非接触方式从电网获取电能的一种新型的电能传输模式。在工矿企业领域、水下自治机器人、人体内置电子设备、电动汽车充电、消费电子设备电池充电等领域得到广泛的应用。目前,全世界正在为能源紧缺而困扰,我国的能源形势尤其严峻,能源效率成为国家和企业严重关切的问题。


传统的非接触电能传输技术在工业领域中也遇到很多问题,现在的非接触电能传输技术能量只能单向传输,能量无法双向流动,导致了在电力运动控制中电能回馈的难度变大,电机无法四象限运行,再生制动的能量不能回馈电网从而造成很大的能量损耗,同时传统的非接触电能传输开环运行,原边激磁电流始终处于最大状态,无法根据负载的切换进行控制,导致效率降低。


本论文为了解决传统系统能量无法双向传输,提出了一种软开关的双向对称桥高频能量传输电路拓扑,用于完成发射端与接收端的双向直接能量转换。在本论文中,首先分析了双向电能传输电路的发展,以及在非接触电能传输中的应用。提出了非接触双向对称桥高频能量电路拓扑,分析了该电路拓扑的原理和参数设计,包括正向能量注入工作模态、反向能量注入工作模态和能量自由振荡模态,并建立了数学模型。最后提出了原边谐振电流基于神经网络的控制策略。然后,根据该电路拓扑的特点,进行了参数设计,设计了硬件电路,包括主电路、控制电路、检测电路、驱动电路、电源电路的设计。


最后,根据建立的数学模型,并加入网络控制器进行仿真,构建了仿真模型。然后搭建了硬件电路,最好仿真和实验证实了理论的正确性。

【关键词】非接触电能传输,电能双向传输,神经网络

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