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基于宽耦合系数范围的ICPT系统设计

Design of ICPT System Based on Wide Coupling Coefficient Range

【作 者】余冰融

【摘 要】

感应耦合无线电能传输技术(ICPT)是近年来电力电子领域的一个研究热点,相比传统的接触式的电能传输方式,ICPT技术拥有便捷、安全、易维护、环境适应性强等优势,在各个领域都得到了极大地关注。

ICPT技术的基本原理是基于电磁感应原理,通过原副边线圈的耦合实现的,所以说耦合机构对ICPT系统来说是非常重要的一部分。针对不同的应用环境,ICPT系统的耦合机构都有其相应的设计,在应用于无人机、植入式医疗器械等领域的ICPT系统的耦合机构在耦合系数上都存在较大的变化,所以本文针对在耦合系数在一定范围内变化的条件下,如何保持电能高效、稳定地传输展开研究设计。

本文应用了一种原边为复合谐振,副边为基本谐振的LCC-S不对称补偿拓扑。它比单级LC谐振变换器具有更大的谐振容量;拥有更好的鲁棒性;在相同功率等级下,开关器件的电压、电流应力更小。通过粒子群算法优化了耦合机构参数,改善系统的鲁棒性。

本文的主要工作内容有以下5点:

1.介绍了无线电能传输技术的研究现状。

2.针对变化的互感系数条件下的ICPT系统进行分析,得出其核心问题,并对其基本模块进行选型设计。

3.通过建立数学模型,得出了四种基本拓扑的输出功率、效率与互感的关系,分析了四种基本拓扑的特性;进一步探讨了原边为复合谐振,副边为简单谐振的不对称拓扑结构;应用了电容切换的控制方法。

4.运用粒子群算法得出最佳参数提升系统鲁棒性。

5.利用电子电子器件将系统的各个模块组建起来,展开宽耦合系数范围的ICPT系统实验,首先将得到的实验数据进行单独的分析,再和本文中的理论结果进行对比,客观地对其可靠性、正确性、可行性做出判断。

【关键词】互感系数、无线电能传输技术、复合谐振、粒子群、鲁棒性

【下 载】 (浏览218次)