基于LCL拓撲的感應加熱及無線電能傳輸系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著無線電能傳輸技術的發(fā)展，其在家用電器領域的應用也越來越多。2013年無線充電聯(lián)盟(WPC)發(fā)布了《無線廚房電器》白皮書，為無線廚房電器的標準化及發(fā)展指明了方向。配合于廚房環(huán)境，無尾廚房電器有很多優(yōu)點，干凈整潔容易清洗，沒有電氣線安全方便，節(jié)省空間容易存儲，精確控制智能化等。
　　本文研發(fā)一款新型的廚房電器——多用途電磁爐及負載系統(tǒng)。其中多用途電磁爐作為電源發(fā)射端，鐵質鍋具及無尾電飯煲作為負載。其既能實現(xiàn)傳統(tǒng)意義上的感應加熱，即

2、為鐵質鍋具進行渦流加熱；又能作為無線電能傳輸?shù)碾娫窗l(fā)射端，為無尾電飯煲進行無線供電。
　　感應加熱及無線電能傳輸作為兩種不同的系統(tǒng)，所以本文首先要解決的是確定系統(tǒng)的電路拓撲。兩個系統(tǒng)負載特性不同而要求有共同的電源發(fā)射端，通過對比串聯(lián)、并聯(lián)、LCL三種電路結構，系統(tǒng)最終確定以LCL拓撲作為電源發(fā)射端主電路結構，并研究不同負載對原邊回路的影響，分別對兩種負載所構成的系統(tǒng)進行理論分析。
　　基于論分析，進行感應加熱及無線電能傳輸系

3、統(tǒng)設計。首先確定LCL回路參數(shù)，包括諧振頻率、Lr、LP、CP值的選擇，使其滿足各自系統(tǒng)的功率等級、回路阻抗要求；其次設計系統(tǒng)電路結構，包括功率變換環(huán)節(jié)、逆變電路、磁耦合機構等。并基于電路結構進行PSPICE電路仿真、Maxwell磁場仿真，分析系統(tǒng)的工作及傳輸特性；最后搭建系統(tǒng)進行實驗驗證，得到基于LC L拓撲下的感應加熱系統(tǒng)工作特性和無線電能傳輸系統(tǒng)工作特性，確定傳輸功率、傳輸效率，并進行位移實驗。
　　系統(tǒng)能夠保證在鐵質鍋具

4、和無尾電飯煲這兩種不同負載下，電源發(fā)射端都能為其進行高效率的傳輸。當負載為鐵質鍋具時，感應加熱系統(tǒng)的傳輸功率最大能達到1200W，且功率連續(xù)可調，效率在85％以上；當負載為無尾電飯煲時，無線電能傳輸系統(tǒng)功率能達到600W，使電飯煲在額定功率下工作，原副邊功率均連續(xù)可調。當調整原邊BUCK占空比時，系統(tǒng)效率在84%以上，當調整副邊BOOST占空比時，系統(tǒng)效率在80%以上。還對負載在垂直位移及水平位移下對系統(tǒng)傳輸功率及效率的影響進行了研究。