输入并联输出串联非接触变换器特性研究

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1、中图分类号：TM461论文编号：102870315-S217学科分类号：080804硕士学位论文输入并联输出串联非接触变换器特性研究研究生姓名刘航学科、专业电力电子与电力传动研究方向功率电子变换技术指导教师陈乾宏教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一五年一月国家自然科学基金资助项目(编号51077069)江苏省自然科学基金资助项目(编号BK2009372)高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(编号20103218110013)NanjingUniversityofAeronauticsandAstro

2、nauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchoftheInput-ParallelOutput-SeriescontactlesspowerconvertersAThesisinElectricalEngineeringbyLiuHangAdvisedbyProf.ChenQianhongSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngi

3、neeringJanuary,2015ThisworkissupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChinaandAwardNumber:51077069NaturalScienceFoundationofJiangsuProvinceandAwardNumber:BK2009372SpecializedResearchFundfortheDoctoralProgramofHigherEducationandAwardNumber：20103218110013

4、承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天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，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士毕业论文摘要非接触供电技术克服了传统接触式电能传输存在的如接触火花、碳

5、积等问题，已被应用到电动汽车等多种应用场合。受到功率变换器件和变压器尺寸的限制，传统的单路式非接触供电系统很难适应电动汽车不同车型多种功率等级和大功率容量扩展的需求。为此，本文针对两路输入、组合供电的非接触供电系统展开研究。论文首先对两路非接触供电模块的组合方式进行了分析和比较。其中交错并联控制、输入并联输出串联的组合方式具有输入母线电流纹波小、容量扩展方便等优点，论文选取其作为具体研究对象。进而，论文分析了输出串联组合系统中各路的等效输出电阻，为讨论系统增益特性和模块功率分配提供理论依据。论文基于稳态时滤波

6、电容平均电流为零，推导得到各模块的输出等效电阻分配原则。各路模块参数的差异，会导致其输出等效电阻的不等，并加大两路输出电压的不均衡程度，但系统唯一解的特性会使得各路输出电压的偏差不会进入发散状态。论文采用迭代计算方法求解出组合系统不同频率点各路的电压增益值，并给出了组合系统输出电压增益差最小的频率区间。其次，论文研究了组合系统中两副变压器存在的交叉耦合，对各路输出电压增益和输入阻抗的影响。论文基于互感模型推导得到了存在交叉耦合时，驱动时序超前的一路输出电压增益降低，等效增大阻抗呈感性，驱动时序滞后的一路输出电

7、压增益上升，等效增大阻抗呈容性。并采用迭代算法求解出不同耦合程度下各路增益随频率的变化情况，给出了交叉耦合影响最小、整机输出增益不变的的频率区间。为了避免交叉耦合带来的不利影响，论文从变压器的相对位置入手，基于磁场仿真，研究了变压器间交叉耦合最小的摆放方式，并将其从两路推广到多路组合系统中。再次，针对传统单路定频和锁相控制方式在两路组合系统应用中存在的问题进行了分析讨论。组合系统各路需工作在相同频率下。但是，采用定频控制时，各路参数的差异会导致两路分别工作在感性和容性区；而各路独立锁相会使每一路工作在不同频率

8、下，不适用于组合系统。论文对此提出了选频锁相的控制方案。一方面可以保证两路均工作在感性区，另一方面解决了变压器原副边错位时系统工作在深度感性区导致的环流损耗过大、效率降低的问题。最后，论文搭建了7kW、两路模块、输入并联输出串联非接触供电系统，给出了硬件图片、变压器磁场仿真结果、变压器不同相对位置、不同功率等级下相关的电压电流波形、数据，两路变压器原副边不同方向偏移下的实验数据及电压电流波形，两路选