感应耦合能量传输系统频率分叉现象研究

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1、学校代码：密级：公开财交乂硕士学位论文感应耦合能量传输系统频率分叉现象研究作者姓名白娇娇学科专业电气工程指导教师王健强副教授培养院系电气工程学院二零一五年六月硕士学位论文感应耦合能量传输系统频率分叉现象研宄作者：白娇娇导师：王健强北京交通大学年月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构

2、送交论文的复印件和磁盘。学校可以为存在馆际合作关系的兄弟高校用户提供文献传递服务和交换服务。保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年《月学校代码：密级：公幵北京交通大学硕士学位论文感应耦合能量传输系统频率分叉现象研宄作者姓名：白娇娇学号：导师姓名：王健强职称副教授学位类别：工学学位级别：硕士学科专业：电力电子与电力传动研宄方向：新能源北京交通大学年月致谢本文是在我的导师王健强副教授的悉心指导下完成的。王老师的指导使我得以一窥电动汽车感应耦合无线能

3、量传输技术领域的奥妙，他不时的为我指点正确的科研方向，使我获益匪浅。王老师科学的研宄方法、严谨的治学态度和坚韧的探索精神在科研和生活上给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢三年来王老师对我的关心和指导。姜久春教授十分重视实验室的科研工作，在科研条件和学习交流上都给予了我很大的支持和帮助，在此向姜久春老师表示衷心的谢意。李景新、牛利勇、孙丙香、黄勤河等老师对于我的科研和生活提出了许多宝贵意见，在此一并感谢。另外，感谢王占国老师对我参与的科研课题的指导，给予我在实践中提升科研能力的机会。感谢黄帆、程鹏天、

4、邓红躞、杜秀、王晓强、闫殳裔等师兄师姐的热心指导，不厌其烦、尽其所能帮助我熟悉科研环境。感谢王冬至、耿俊利、陈彪、吕超、王硕、孙爱国、续文政等同学的热心解惑，在我迷茫无助时有他们雪中送炭的情谊。感谢袁园、温会文、吴法铨、周路遥、高瑞雪、李乐师弟师妹的帮忙，他们的阳光活力鼓励我继续坚持。感谢室友唐念、王越的一路陪伴，一起营造良好的生活环境，共同分享喜怒哀乐。感谢朋友武卫东一直以来的默默支持，感谢他在我伤心、失落、迷茫的时候给予的莫大安慰和支持，让我得以全身心投入学习和科研。谨以此文献给我挚爱的家人，他

5、们是我努力拼搏的最大动力，最后，向审阅本文的专家、教授致敬！中文摘要中文摘要感应耦合能量传输作为一种典型的无线电能传输技术，通过两线圈之间的电磁感应将电能从电源端传输到用电设备，近年来逐渐成为国内外科研机构和企业的研宄热点。感应耦合能量传输系统中松耦合变压器原边和副边线圈之间不存在导线连接，实现了电气隔离和物理隔离，避免了机械磨损、高压触电等隐患，且不受外部恶劣环境的影响，所以在电动汽车无线充电方面有着广阔的应用前景。本文首先综述了无线电能传输技术的技术优势、感应耦合能量传输系统的基本原理以及频率分

6、叉现象的国内外研宄现状。接下来，本文对感应耦合能量传输系统中频率分叉现象产生的原因进行了分析。本文着重分析了系统中的关键器件—松耦合变压器的互感等效模型和等效电路。由于松耦合变压器不同于普通的紧耦合变压器原边和副边线圈漏感较大，为了提高系统的功率传输能力，本文对松耦合变压器原边和副边的电容补偿电路进行了对比研宄，进而得出了本文采用的原边串联补偿电容、副边并联补偿电容的电路拓扑。但加入补偿电容派生了一个问题，系统呈现更加复杂的高阶特性，即独有的频率分叉现象。本文从系统阻抗角入手，深入分析了频率分叉现象

7、产生的原因，重点讨论了频率分叉临界条件中副边品质因数和松耦合变压器耦合系数的关系；并分别在副边品质因数、松耦合变压器耦合系数及系统工作频率固定的条件下分析了频率分叉现象对输出电压增益的影响。最后，在上述理论分析基础上，结合工程设计要求，搭建了感应耦合能量传输系统频率分叉现象的研宄实验平台。本文给出了电路原理图、主要器件选型、松耦合变压器的设计和测试结果。通过仿真分析和实验平台测试，本文着重对感应耦合能量传输系统中频率分叉现象进行了对比研宄，为未来工程应用感应耦合能量传输技术提供了技术依据。关键词：感

8、应耦合能量传输：松耦合变压器；电容补偿；频率分叉现象ABSTRACTABSTRACTAsoneofthetypicalwirelesspowertransfertechnologies,inductivelycoupledpowertransfer(ICPT)techniquewhichutilizestheelectromagneticcouplingoftwocoilstotransferpowerfrompowersupplytopowereddevicesha