大功率串并式磁共振无线电能传输系统研究

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1、分类号密级硕士学位论文题目：大功率串并式磁共振无线电能传输系统研究英文并列题目：ResearchonHighPowerWirelessPowerTransferSystemofSerial/ParallelTypebyResonantCoupling研究生：陈月专业：电气工程研究方向：电力电子与电力传动导师：沈锦飞指导小组成员：学位授予日期：2015年6月答辩委员会主席：惠晶江南大学地址：无锡市蠡湖大道1800号二○一五年六月摘要摘要无线电能传输(WirelssPowerTransmission简称WPT)技术得到

2、迅速发展，已在电动汽车的移动充电、手机的无线充电、人工器官移植等领域得到广泛的应用。传统的发射侧和接收侧都是串联谐振，简称串/串式(S/S)WPT，存在对稳定性不够好和对负载变化敏感度较高的缺点，目前对发射侧串联谐振、接收侧并联谐振，简称串/并式(S/P)WPT，系统特性的研究相对较少，且只是局限于传输模型的搭建和理论分析，缺少对整个系统的总体分析，缺乏实践性，且传输功率较小，一般在几十瓦，没有充分利用谐振点实现零电压零电流软开关(ZVZCS)，传输效率有待提高。针对WPT系统现存的问题本课题对大功率S/P式磁共振

3、WPT系统的研究，具有一定的实际意义。针对S/P式WPT系统的传输功率和传输效率问题，本课题对S/P式WPT系统的传输模型进行了详细的分析，将S/P式和传统的S/S式WPT系统的传输性能进行比较，分析S/P式WPT系统的传输特性。根据电路理论推导系统的传输功率和最大效率的表达式，得到S/P式的WPT系统的传输性能的优点。在解决开关损耗问题上，本课题将磁耦合谐振零电流开关(ZCS)全桥DC/DC变换器应用到S/P式WPT传输系统中，用于降低系统的传输损耗，提高传输效率。为实现ZCS的控制目标，对发射端逆变器的工作模态

4、进行了详细分析，与锁相技术相配合，实现接收回路的谐振频率始终与发射回路的谐振频率即逆变器的开关频率相一致的控制策略。在控制电路的设计中采用基于TMS320F2407DSP芯片为核心的数字控制系统，硬件和软件相结合，实现逆变器控制的频率跟踪。功率控制通过改变Buck电路驱动信号来改变输入端直流电压幅值从而实现功率调节。通过理论分析，利用Pspice仿真软件对磁共振串/并式WPT系统的运行状况进行了仿真，得出各部分相应的输出波形，搭建了系统对应的实验样机，给出了实验结果。关键词：无线电能传输；串/并式；零电压零电流；数

5、字化控制；PSpice仿真IAbstractAbstractWirelesspowertransfer(WPT)technologyhasbeenusedinthemobileelectricvehicles,mobilewirelesscharging,artificialorgantransplantsandotherfieldswidelywitharapiddevelopment.Traditionaltheseries/seriestype(S/S)isnotgoodenoughforstabilityw

6、ithhighsensitivitywhentheloadchanges.thecharacteristicsstudyofserial/paralleltype(S/P)WPTsystemisrelativelylittlecurrently.Itisconfinedtothetransmissionmodelstructuresandtheoreticalanalysiswiththelackofanoverallanalysisandpracticality.Thetraditionalstudydoesno

7、ttakefulladvantageoftheresonancepointtoachievezero-voltageandzerocurrentsoftswitch(ZVZCS)withonlyafewwattspower.Thetransmissionefficiencyneedstobeimproved.Thispaperresearchingonhigh-powerS/PmagneticresonanceWPTsystemagainstfortheexistingproblemshasapracticalsi

8、gnificance.ThepapercarriesoutadetailedanalysisonthetransmissionmodelofS/PtypeWPTsystemforthepowertransmissionpowerandhighertransmissionefficiency.ThepaperalsocomparestheS/Ptypewith