温变条件下icpt系统软开关技术研究

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1、温变条件下ICPT系统软开关技术研究重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：刘波指导教师：苏玉刚教授兼职导师：王杰高工学位类别：工程硕士（控制工程领域）重庆大学自动化学院二O一五年四月StudyonSoft-switchTechnologyforICPTSystemUnderTheConditionofChangingTemperatureAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheProfessionalDegreeB

2、yLiuBoSupervisorbyProf.SuYugangPluralisticSupervisedbySeniorEng.WangJieSpecialty:ControlEngineeringCollegeofAutomationofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril2015中文摘要摘要感应耦合电能传输(InductiveCoupledPowerTransfer,简称ICPT)技术，是一种综合利用了现代电力电子技术、磁场耦合技术、现代控制理论和大功率高频电能变换技术来实现电能无线传输

3、的技术。由于其利用磁场作为电能的传输媒介，摆脱了传统用电的电气接触，从而使电源和用电设备之间更加灵活，更加安全，近年来得到长足的发展和应用。由于ICPT系统原、副边之间存在一定的间距，因此，一般采用高频谐振的方式来提高系统能量传输的效率，软开关谐振变换电路也就成为ICPT系统的常见主电路形式。在一些特殊的使用环境下，特别是高温条件下，温度的变化会使得系统的很多参数发生改变，导致系统的谐振频率发生偏移，降低系统的传输功率和效率，同时也加大了开关管的应力，系统工作很不稳定。因此，以石油钻井装置中的电能无线传输技术应用为背景，通过傅里叶分析

4、谐波的方法对SS型、SP型、SN型三种拓扑进行谐波分析，选择SN型谐振电路作为本文设计的主电路拓扑。利用高温箱模拟实际的工作温度，测量并分析了影响ICPT系统软开关工作的主要参数随温度变化的特性。然后通过频闪映射建模方法和周期不动点理论对SN拓扑结构进行建模分析，给出了系统谐振频率随温度变化的关系，为调整驱动频率来实现系统软开关工作提供依据。在此基础上，通过研究ICPT系统软开关控制方法，给出了一种查表法和扰动观察法相结合的控制方法，尽量减少控制系统中受温度影响的器件，来保证ICPT系统在宽温度范围下实现软开关控制。通过MatlabS

5、imulink平台下建模仿真，验证了此种方案的可行性和有效性。设计了本文ICPT系统的主电路、驱动电路和软开关控制电路，并对主要的元器件进行选型。最后搭建了实验装置，验证了本文提出的控制方法能够在宽温度范围下很好的实现系统的软开关控制。关键词：ICPT系统，软开关，温变条件，扰动观察法I英文摘要ABSTRACTInductivecoupledpowertransfer(ICPT)technologyisanewkindofpowertransmissiontechnologywhichiscomprehensiveutilizatio

6、nofmodernPowerelectronicstechnology,magneticcouplingtechnology,moderncontroltheory,andhighpowerelectricenergyconversiontechnologywithhighfrequency.ThetraditionalelectriccontactisavoidedinICPTsystemsinceusingmagneticfieldaselectricitytransmissionmedium,whichmakesithasthe

7、advantageofsafetyandflexiblebetweenthepowersupplyandelectricalequipment.Thistechnologyhasbeenwidelydevelopedandappliedinrecentyears.ThereisanairgapbetweentheprimarycoilandsecondarycoilinICPTsystem,sothehighfrequencyresonantmodeisusedforimprovetheefficiencyofenergytransm

8、ission.Inthiscase,thesoftswitchingresonantconverterhasbecomeacommonformofmaincircuitinICPTsystem.Insomespecial