基于包絡(luò)線調(diào)制的非接觸電能傳輸模式研究.pdf

1、在非接觸電能傳輸系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的電能傳輸模式存在整體效率低、控制復(fù)雜、輸入功率因數(shù)低、功率密度小、成本較高等缺點(diǎn)，在很大程度上限制了非接觸電能傳輸技術(shù)的推廣和應(yīng)用。本文以國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目為依托，針對(duì)傳統(tǒng)傳輸模式存在的問(wèn)題，旨在提出一種基于包絡(luò)線調(diào)制機(jī)理的能量傳輸模式，并圍繞該模式對(duì)幾種典型非接觸電能傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，提出相應(yīng)結(jié)構(gòu)下的新型電路拓?fù)浼翱刂品绞?。本文主要進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的研究工作：
　　 1.分析了傳統(tǒng)供電方式

2、存在的不足和非接觸電能傳輸技術(shù)研究的必要性，并綜述了國(guó)內(nèi)外理論研究和產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀。分析了傳統(tǒng)非接觸電能傳輸模式存在的問(wèn)題，闡明了本文的研究目的、內(nèi)容和意義。
　　 2.提出了基于包絡(luò)線調(diào)制機(jī)理的非接觸電能傳輸模式，該模式以負(fù)載電能形式為目標(biāo)，采用載波調(diào)制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電能變換與傳輸。論文系統(tǒng)分析研究了該模式機(jī)理、系統(tǒng)基本框架及相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)，并以全橋串聯(lián)諧振電路為例從理論上研究了包絡(luò)線調(diào)制傳輸模式的可行性；對(duì)比分析了該模式的優(yōu)點(diǎn)。

3、>　　 3.分析了采用傳統(tǒng)傳輸模式的AC-AC型非接觸電能傳輸系統(tǒng)存在的缺點(diǎn)，研究了包絡(luò)線調(diào)制傳輸模式下的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。提出了一種新型AC-DC-AC變換拓?fù)?，?duì)采用該拓?fù)涞腁C-AC型非接觸電能傳輸系統(tǒng)的初級(jí)回路和次級(jí)回路的工作模態(tài)進(jìn)行了分析，研究給出了該拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)的條件和系統(tǒng)動(dòng)態(tài)解析模型。對(duì)該拓?fù)溥M(jìn)行了仿真分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　 4.分析了傳統(tǒng)傳輸模式下DC-AC型非接觸電能傳輸系統(tǒng)存在的缺點(diǎn)，并提出了基于包絡(luò)線調(diào)制模式的

4、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)電路拓?fù)浜涂刂品绞剑嵘讼到y(tǒng)整體效率和系統(tǒng)功率密度。以不對(duì)稱(chēng)DC-AC拓?fù)錇槔?，研究了該結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)包絡(luò)線調(diào)制的方式，并利用狀態(tài)空間法建立了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)模型，進(jìn)行了仿真分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　 5.提出了基于包絡(luò)線調(diào)制傳輸模式的AC-DC型非接觸電能傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，給出了一種適用于該結(jié)構(gòu)的能量注入式AC-AC變換拓?fù)?，分析了該拓?fù)涞南到y(tǒng)特性。提出了能量臨界平衡的判定方法、包絡(luò)線預(yù)估方法及相應(yīng)的最優(yōu)控制策略，并進(jìn)行了仿

5、真分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　 6.提出了一種新的電流型CPT系統(tǒng)電路拓?fù)洌詫?shí)現(xiàn)輸入電壓及系統(tǒng)耦合參數(shù)不變時(shí)包絡(luò)線的寬范圍調(diào)幅。建立了該系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)等效模型，并在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出了系統(tǒng)控制特性和關(guān)鍵參數(shù)的計(jì)算方法，并進(jìn)行了仿真分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，為系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析提供了理論依據(jù)。
　　 本論文的主要?jiǎng)?chuàng)新性貢獻(xiàn)在于：
　　 1.提出了一種基于包絡(luò)線調(diào)制機(jī)理的非接觸電能傳輸模式。該模式面向負(fù)載電能形式需求，采用電能載波與調(diào)制技術(shù)

6、，實(shí)現(xiàn)非接觸電能傳輸。解決了傳統(tǒng)傳輸模式下系統(tǒng)功率因數(shù)低、功率密度不高等問(wèn)題，提高了系統(tǒng)效率，拓展了非接觸電能傳輸技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。
　　 2.基于Buck和Boost思路，結(jié)合電流型CPT系統(tǒng)的特點(diǎn)提出了一種能夠靈活控制系統(tǒng)傳輸功率的變換拓?fù)?，?shí)現(xiàn)了包絡(luò)線幅值的寬范圍調(diào)節(jié)，大大提高了負(fù)載適應(yīng)能力。該拓?fù)淇梢酝茝V到一般的電能變換應(yīng)用中。
　　 3.提出了一種諧振能量控制策略，通過(guò)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)諧振回路能量注入模式，實(shí)現(xiàn)AC-AC