适用于非接触电能传输系统的新型acdcac变换器

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1、2010年1月电工技术学报Vol.25No.1第25卷第1期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYJan.2010适用于非接触电能传输系统的新型AC/DC/AC变换器王智慧孙跃苏玉刚戴欣唐春森（重庆大学自动化学院重庆400030）摘要提出了基于串联谐振、适用于非接触电能传输系统的新型AC/DC/AC高频变换器，避免了由于传统AC/DC/AC高频变换器中存在直流滤波和调压环节所带来的缺陷，降低了二次回路输出正弦电压的控制难度。介绍了该变换器的电路拓扑结构和工作原

2、理，分析了系统的控制模式，对不同工作模态进行了建模分析，并用仿真和实验结果证明了分析的正确性。关键词：非接触电能传输串联谐振高频变换器软开关中图分类号：TM74ANewTypeAC/DC/ACConverterforContactlessPowerTransferSystemWangZhihuiSunYueSuYugangDaiXinTangChunsen（ChongqingUniversityChongqing400030China）AbstractAnewtypeAC/DC/AChighfrequen

3、cyconverterispresented，whichisbasedontheseriesresonanceandsuitableforthecontactlesspowertransfer(CPT)system.ThisconvertercanavoidshortcomingsoftraditionalAC/DC/ACconverterwhichincludeDCfilterandDCadjuster,anditcansimplifythecontrolofthesinevoltageoutputof

4、secondcircuit.Thispaperintroducesthetopologyandoperatingprincipleoftheconverter.Differentrunningmodesareanalyzedwithaccuratemodeling.Simulationandexperimentsverifytheanalysisresults.Keywords：CPT,seriesresonance,high-frequencyconverter,softSwitch图1所示为使用了传统

5、AC/DC/AC变换器的国家自然科学基金（50777071、50807057）和重庆市科技攻关CPT系统[6]，其电路拓扑结构和控制技术已经比较（CSTC，2008AC3089）资助项目。成熟。图中的C～C和两个DC/DC变换器构成了14收稿日期2008-09-20改稿日期2008-12-21两个直流环节，分别用于调节一次回路的谐振电流和二次回路的输出电压。这种电路有以下几个缺点：1引言（1）作为直流环节的滤波电容，C1～C4的存与传统的接触式电能传输方式相比，非接触电在带来了不少缺点，如体积大、价格高、

6、电容寿命有能传输方式具有高安全性、可靠性的特点，因此，限等，而且随着功率的增加，电容体积也相应增加。非接触电能传输技术成为电能传输领域的一大研究（2）一次回路和二次回路DC/DC变换器的存热点[1-4]。基于电磁感应原理的非接触电能传输技术在，不但增加了电路成本、体积，而且降低了系统是通过高频磁场进行能量交互的[5]。如何将现有电的整体效率。能转换为高频交流电成为非接触电能传输技术研究（3）当系统功率较大，电容C1还需另外增加的一个重点。软启动电路，增加了变换器的体积、成本和控制难第25卷第1期王智慧等适

7、用于非接触电能传输系统的新型AC/DC/AC变换器85度。文献[7-9]提出了不采用直流滤波电容的功率变换电路，该电路主要用于高频感应加热。但文献没有在输出端进行解调实现工频交流输出。图1采用传统AC/DC/AC变换器的CPT系统框图图2采用新型AC/DC/AC变换器的Fig.1BlockdiagramofCPTsystemwhichadoptsthe非接触电能传输系统traditionalAC/DC/ACconverterFig.2CircuitofCPTsystemwhichadoptsthenew本

8、文对传统AC/DC/AC电路从电路拓扑和控制AC/DC/ACconverter方式两方面进行改进，提出了适合于非接触电能传二次回路由耦合线圈Ls、补偿电容Cs、整流桥输系统的AC/DC/AC高频变换器，解决了传统方式（由快恢复二极管VD7～VD10组成）、逆变桥（由存在的上述问题。VT5～VT8组成）、滤波电路（由滤波电感Lf和滤波电容Cf组成）和负载RL（本文只分析阻性负载）2新型AC/DC/AC高频变换器组成。一次回路与二