不對稱PWM調(diào)制在無線電能傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用研究.pdf

1、無線電能傳輸（Contactless Inductive Power Transfer，CIPT）技術(shù)屬于智能電網(wǎng)的應(yīng)用范疇，該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)用電設(shè)備與供電線路之間在無需物理接觸的情況下進(jìn)行能量傳輸，從而避免了傳統(tǒng)電能傳輸方式引起火花、機(jī)械磨損嚴(yán)重等缺點(diǎn)。無線電能傳輸技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域、水下環(huán)境以及易燃易爆場所等特殊環(huán)境下有著更為廣闊的發(fā)展空間。所以，對于無線電能傳輸技術(shù)的研究具有重要的科學(xué)意義及實(shí)用價值。
　　本文研究的主要內(nèi)容有：<

2、br>　　1.首先對CIPT技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行了調(diào)研，介紹了CIPT技術(shù)的研究現(xiàn)狀和其應(yīng)用的前景。同時，對CIPT研究領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)和主要研究方向進(jìn)行了分析，最后探討了CIPT技術(shù)在今后的發(fā)展上可能面臨的問題。
　　2.本文分析了CIPT系統(tǒng)各個組成部分的結(jié)構(gòu)，在不改變原有諧振功率變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出了H橋諧振變換器廣義調(diào)制控制策略。其后，對基于 H橋諧振變換器廣義調(diào)制的CIPT功率流控制方法進(jìn)行了研究，分析ZVS軟開

3、關(guān)的相角裕度，提出了不對稱PWM調(diào)制的研究，建立等效電路模型，實(shí)現(xiàn)ZVS軟開關(guān)的優(yōu)勢，為分析和優(yōu)化設(shè)計電壓型CIPT系統(tǒng)奠定了理論基礎(chǔ)。
　　3.由于電壓型CIPT系統(tǒng)原副線圈之間的磁場耦合系數(shù)低、負(fù)載吸收的有功功率低，這會導(dǎo)致無線電能傳輸系統(tǒng)的工作效率不高。本文通過分析，對原、副邊串聯(lián)諧振的電壓型CIPT系統(tǒng)進(jìn)行研究，在不改變原有諧振功率變換器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，結(jié)合系統(tǒng)等效電路建立了穩(wěn)態(tài)解析模型，對H橋逆變器應(yīng)用了不對稱PWM控制策

4、略方案，同時推導(dǎo)出了系統(tǒng)耦合功率與控制角α的函數(shù)關(guān)系式，進(jìn)一步以開關(guān)管ZVS的開關(guān)狀態(tài)為約束條件，其優(yōu)點(diǎn)是：增大的逆變器ZVS開關(guān)的相角裕值，降低了逆變器的開關(guān)損耗，提高裝置在CIPT系統(tǒng)的安全性及可靠性。仿真驗(yàn)證了理論分析的結(jié)果，為電壓型CIPT系統(tǒng)的設(shè)計與分析提供了一定的理論參考。
　　4.通過理論分析和反復(fù)的實(shí)驗(yàn)測試，深入研究和揭示了控制方法對功率變換和對 CIPT系統(tǒng)工作特性的影響，主要包括：功率變換時引起的平滑控制功率流

5、、抑制系統(tǒng)沖擊、降低功率器件工作應(yīng)力、降低功率變換過程中電磁干擾等。針對這些問題，在不改變原有諧振功率變換器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對H橋諧振變換器提出新的調(diào)制驅(qū)動控制方案，以此來約束及優(yōu)化功率流，提高裝置在無線傳輸電能時的安全性及可靠性。
　　5.為了驗(yàn)證不對稱PWM調(diào)制的有效性，運(yùn)用Matlab/Simulink對CIPT系統(tǒng)進(jìn)行了仿真并搭建電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。設(shè)計系統(tǒng)開關(guān)頻率為20kHz，直流母線電壓為50V，模擬負(fù)載為10Ω時，觀察逆