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多逆变器并联MC-WPT系统环流抑制研究

Research on Circulating Suppression in MC-WPT System with Multiple Inverter Modules Operated in Parallel

【作 者】徐舟

【摘 要】

随着磁场耦合无线电能传输(Magnetic Coupling Wireless Power Transfer,MC-WPT)逐渐成为一大研究热点,MC-WPT技术也越来越多地被应用于电动汽车充电以及井下钻杆无线供电等大功率应用领域。一般情况下,单个高频逆变模块由于受到其自身功率容量、散热条件、功率开关管价格等因素的限制,难以满足大功率应用系统的功率需求。采用多组高频逆变模块并联是一种公认的提升电源系统功率容量的有效方法。但并联的多个逆变模块之间的环流问题成为实现多逆变器并联系统的重点和难点

在并联逆变MC-WPT系统中,由于器件容差、控制时延、门极驱动延时、脉宽调制器的随机性以及逆变器直流输入电压波动等参数差异,都有可能导致各逆变模块之间产生环流。环流使得各逆变模块的输出电流偏离其额定值,使得高频逆变器输出电流产生畸变,产生电磁干扰。此外,环流还导致各模块输出功率不均衡,部分模块发热严重,降低系统整体性能和寿命。环流抑制或消除成为实现并联逆变MC-WPT系统的重点和难点。本文以多逆变器并联MC-WPT系统为研究对象,针对高频逆变模块间的环流问题展开研究,旨在实现高频逆变模块间的环流抑制或者消除。

首先,本文阐述了本课题的研究背景以及并联逆变MC-WPT技术的国内外研究现状。其次对高频逆变模块的数学模型做了针对性的分析并对并联逆变技术的相关问题进行详细的阐述。在此基础上,以一种高灵活性、低损耗的SP-T型并联逆变MC-WPT系统为研究对象展开本文的研究工作。给出了系统的拓扑结构,分析了该系统的环流特性和功率传输特性。为保证系统的传输性能,文章给出了系统的部分参数设计方法和参数设计流程。同时,为抑制各高频逆变模块间的环流,本文采用一种基于电流信号互相关函数的电流分解方法,和基于该方法的环流抑制策略,并对该策略做了详细的分析。最后,为验证本文所采用的参数设计方法的合理性以及环流抑制策略的有效性,文章采用参数相近的两个模块,搭建实验平台进行验证。实验结果表明:当未采用本文所述的环流抑制方法时,两个模块间的环流较大,说明在实际情况下,环流是普遍存在的,当采用本文所述的环流抑制方法时,两个模块间的环流被抑制在很低的水平,验证了本文所采用环流抑制方法的有效性

【关键词】无线电能传输;多逆变器并联;电流分解;环流抑制

【下 载】 (浏览205次)