基于S_LCC补偿拓扑的无线电能传输技术研究.pdf

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1、硕士学位论文基于S/LCC补偿拓扑的无线电能传输技术研究RESEARCHONWIRELESSPOWERTRANSFERTECHNOLOGYWITHLCC/SCOMPENSATIONTOPOLOGY张潇锐哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TM923.6学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文基于S/LCC补偿拓扑的无线电能传输技术研究硕士研究生：张潇锐导师：张相军副教授申请学位：全日制工学硕士学科：电气工程所在单位：电气工程及自动化学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM92

2、3.6U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONWIRELESSPOWERTRANSFERTECHNOLOGYWITHS/LCCCOMPENSATIONTOPOLOGYCandidate：ZhangXiaoruiSupervisor：AssociateProf.ZhangXiangjunAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty：ElectricalEngineeringAffiliation：SchoolofElec

3、tricalEngineeringandAutomationDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要无线电能传输技术(WPT)是近几年来比较活跃的研究方向，由于其便捷、高效、安全，有利于设备的可靠性与经济性，在消费电子、医疗电子、照明、交通运输等领域得到越来越广泛的应用。由于传统变压器模型不适用于无线电能传输系统，本文首先推导松耦合变压器的漏感模型和受控源模型，通过理论推导结合软件仿真，分析对比不同绕制方式、形状下

4、的线圈参数，对不同松耦合变压器结构进行研究，考虑到实际应用背景，设计一个满足较大功率传输需求的、传输损耗较小的旋转式松耦合变压器，从而提升无线电能传输系统的整体性能。针对传统低阶补偿的缺点，本文将T电路与传统的串联补偿拓扑相结合，得到一种新的S/LCC补偿拓扑，该拓扑在T电路对称时具有全负载范围内的恒压输出特性。采用基波分析法研究S/LCC补偿拓扑的各性质，通过对对称T网络的不对称处理使电路在全负载范围内实现ZVS软开关，最后探讨高次谐波对电路的影响。为了提高系统输出精度，实现负载恒压输出，本文对Buck电路进行小信号建模分析，在松耦合变压器后级采用连续模式的Buc

5、kDC-DC变换器，采用数字控制方式对后级Buck电路进行输出恒压闭环控制，利用PI补偿方法，补偿、调整系统的动态以及稳态性能，调节负载输出电压恒定，从而实现闭环控制。最后，根据理论计算与仿真结果，搭建功率为200W的无线电能传输系统样机，传输距离为5cm，效率达到82%。关键词：无线电能传输；松耦合变压器；S/LCC补偿拓扑；数字闭环控制-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWirelessPowerTransfer(WPT)isanactiveresearchdirectioninrecentyears.Becauseofitsconvenienc

6、e,efficienceandsafety,itisconducivetothereliabilityandeconomyoftheequipment.Ithasbeenincreasinglyusedinconsumerelectronics,medicalelectronics,lighting,transportationandotherfields.Becauseoftheinapplicabilityofthetraditionaltransformermodelforwirelesspowertransfersystem,thispaperfirstde

7、ducestheleakageinductancemodelandthecontrolledsourcemodeloflooselycoupledtransformers.Throughthetheoreticalderivationandsoftwaresimulation,thecoilparametersunderdifferentwindingmethodsandshapesareanalyzedandcompared.Thestructureofdifferentlooselycoupledtransformersisstudiedanddesigne