非接触电能传输变换器特性研究

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1、学校代号：学号：密级：10532S11092032普通湖南大学硕士学位论文非接触电能传输变换器特性研究堂焦虫遮厶丝名；韭蒸昱哑筵刍壁亟叠；瑟查塞塾援墙菱望僮!鱼氢皇篮息王程堂瞳童些名整!电氢王猩诠窒握窒旦塑；2Q!垒生Q垒旦三Q目迨窒筌趱旦塑；2Q!垒生Q三月!墨旦筌避委虽金圭廑!矍隆福麴援TheResearchonCharacteristicsofContactlessPowerTransmissionConverterbyZHANGRuiB．E．(NorthChinaUniversityofWaterConservanc

2、yandElectricPower)201AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirememsforthedegreeofMasterofEngineeringElectricalEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorZHANGZhiwenApril，2014湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注

3、引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：聪、日期：伽}牛年s月仞日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密口，在年

4、解密后适用本授权书。2、不保密回。(请在以上相应方框内打“4”)作者签名：导师签名：裂崖，非接触电能传输变换器特性研究摘要感应耦合电能传输系统(ICPT)基于电磁感应耦合原理，实现了电能安全、方便、灵活、可靠地非接触传输。但由于ICPT系统采用松耦合变压器，其互感耦合系数低，严重限制了电能的传输效率和传输距离，制约了非接触电能传输技术的进一步发展与应用。本文在已有研究的基础上，针对目前ICPT系统输出电压不稳定、输出功率密度小、传输效率低等不足之处，展开了更进一步的理论和实验研究。论文首先建立了非接触变压器的各种等效电路模型

5、，对比选择了更加准确、工程应用较多的互感等效电路模型对全文进行分析。然后，从系统整体结构出发，分析影响系统工作特性的各个因素，以提高系统的能效特性。在考虑绕组内阻的情况下对原、副边的补偿电容进行参数设计，实现了系统谐振，通过MATLAB仿真和实验验证了参数设计的正确性。再者，分析确定了ZCS软开关和能量注入控制方式的控制方案，通过该控制方案实现了ZCS软开关技术和对输出电压快速的稳压控制，提高了高频逆变电路的传输效率，并进行了仿真和试验验证；同时，基于能量守恒定理和瞬时能量不能突变的原理，创新性地提出一种考虑能量增长非线性并

6、能准确计算能量注入占空比的计算方法。最后，在考虑可分离变压器原、副边绕组内阻情况下，分析系统参数对串联．串联型(SS)和并联．串联型(PS)ICPT系统的输出电压、输出功率和传输效率特性，详细研究了系统特性随等效负载电阻和互感耦合系数的变化规律，并推导出最大输出电压、最大输出功率和最大传输效率下的优化等效负载电阻和优化互感耦合系数，改善了系统工作特性。仿真和实验验证了优化参数选取的正确性并对两种系统的工作特性进行了对比分析。针对目前感应耦合电能传输系统特性研究的不足之处，论文提出了更加完善、准确、适用范围更广的理论分析，建立

7、了ZCS软开关和能量注入控制方式的仿真模型，设计并研制了小型ICPT的实验平台，可实现实时稳压、功率损耗小、传输效率高的功能。关键词：感应耦合电能传输；特性研究；可分离变压器；软开关；能量注入；串联一串联变换器(SS)；并联．串联变换器(PS)IIAbstractInductivelycoupledpowertransmissionsystembasedontheelectromagneticcouplingtheoryachievescontactlesspowertransmissionwithsecurity,conv

8、enience．flexibilityandreliability．PowertransmissionefficiencyandtransmissiondistancehavebeenlimitedseriouslybecauseICPTsystemuseslooselycoupledtr