论文专利

Papers&Patents

你现在的位置:首页 > 论文专利 > 硕博学位论文

电流源型双向感应耦合电能传输系统的研究

Research on Current Sourced Bi-directional Inductively Coupled Power Transfer System

【作 者】张欢

【摘 要】

感应耦合电能传输(Inductively Coupled Power TransferICPT)技术主要基于电磁感应定律,以无直接电气接触的方式传输电能,具有安全便捷,灵活可靠等特点。近年来,大量科研工作者和工程师对 ICPT 技术进行了关注和研究。

双向 ICPT 技术具有广泛的应用领域和良好的实用价值。例如,负载反馈电能给电网,有助于解决电网的功率爬坡问题,实现削峰填谷。再如,电动汽车通过再生制动反馈电能,有助于提高系统的效率。当电能通过无线的方式反向传输时,可以实现电机的四象限运行。另外,电能的双向无线流动也是构建无线电能组网的关键。

已有的文献侧重于研究 ICPT 技术的主电路拓扑、补偿方式、功率调节、信号传输等领域,而对于电能双向传输的研究较少。且已有文献中设计的双向 ICPT 系统也侧重于功能的实现,没有考虑到系统本身的安全性、可靠性和简便性。

本文主要研究电流源型双向 ICPT 系统,重点解决现有的双向 ICPT 系统在电路安全性、控制可靠性、实现复杂性等方面的问题。旨在提出更加安全,可靠,简单的电路拓扑和控制方式。本文的研究有助于双向 ICPT 技术在实际中的应用。

为了提高系统的安全性,本文采用电流源型逆变结构,并提出在原边采用CLCSCapacitor-Inductor-Capacitor-Series)拓扑,副边采用 LCLInductor-Capacitor-Inductor)拓扑的整体补偿方案。此法可以保证驱动异常,副边空载,系统停机等情况下不会发生危险,且功率传输能力比已有文献更好。

为了提高系统的可靠性,提出了在原边采用双向 DC/DC 电路控制能量发射线圈中的电流大小,在副边采用无桥稳压控制输出恒定的方案。无桥稳压主要通过触发副边可控整流桥的开关器件来实现输出控制,不仅没有增加额外的电路,而且充分地利用了系统已有的器件。在原、副边均增加控制则保证系统稳定可靠。

为使双向 ICPT 系统简单,易实现,本文在原、副边独立控制。原边线圈电流、副边输出电压(或电流),这两个被控量分别反馈给各自的 MCU,以实现控制。因此,该系统的控制不依赖无线信号环节,使系统易于实现,并且两个闭环使得控制更加精确。

在以上理论分析的基础上,建立了系统的仿真模型和实验平台。仿真和实验的结果证明了本文所提方案的可行性和有效性。

【关键词】感应耦合电能传输(ICPT),双向传输,电流源,双向 DC/DC,无桥稳压

【下 载】 (浏览270次)