[论文] 开题报告最终版（王小霞）

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1、基于DSP的CPT控制系统及算法研究1.文献综述①国内外现状早在20世纪80年代，E.Abel和S.M.Third就提出了非接触式功率传输概念Error!Referencesourcenotfound.，国外有许多科研院所和公司从事此项技术的研究，其功率级别从几个千瓦到几百个千瓦。比较有代表性的研究机构是新西兰奥克兰大学电子与电气工程系功率电子学研究中心，该中心从20世纪90年代开始主要从事滑动式ICPT系统的研究。经过十多年的努力，该技术在理论和实践上已获得重大突破。美国Byeong-MunSong等研究了电磁机构的E-I型结构对耦合率的影响[2]，RobertL.St

2、eigerwald等对如何选择磁芯材料提出了依据[3]。韩国KyungpookNationalUniversity的ByungchoChoi等研究了手机非接触充电装置的设计与制作，通过采用印刷电路板上刻制的线圈减小初次级线圈的体积，从而使得次级拾取及整流充电电路部分可以全部内置于手机[4]。文献[5]中研究了非接触电能传输系统中负载电压的稳定性。文献[6]综述了感应电能传输系统的理论与实际设计要点，因为很多实际ICPT系统的耦合效果都是介于紧耦合与松耦合之间，这种情况下，在设计过程中，必须仔细考虑耦合效应以使其对相位或者频率的影响最小。对此，文中提出了一种新的初级回路补偿

3、设计方法并在一个非接触汽车电池充电器上进行了验证。文献[7]研究了LCL负载谐振逆变器在感应电能传输系统中的应用，详细分析了电流断续模式下系统的功率传输特性，通过使用逆变器和谐振回路之间的功率平衡分析推导了稳态工作情况，理论预测了逆变器工作点并找到串联电感的最优值，分析结果在电动车非接触电池充电器中进行了实验验证。文献[8]通过旋转变压器实现了多层可录光盘层选型驱动机构的非接触能量供应，原型机可以为旋转盘提供足够的电能。在实际应用中，主要研究集中在给移动设备，特别是在恶劣环境下的供电问题，如电动汽车、起重机、运货车，以及水下、井下设备。目前实用的设备已达到200kW，数公

4、里的传输距离和85%以上的传输效率。目前该技术己被成功的推广到日本、德国、美国等地，其典型的商业化产品有日本大阪富库公司的单轨行车和无电瓶自动运货车、新西兰奥克兰大学所属奇思公司开发的高速公路发光分道猫眼系统以及用于Rotorua国家地热公园的30KW非接触充电电动机车、德国奥姆富尔公司的载人电动列车以及美国通用汽车公司推出的EV1型电车非接触感应充电系统。有关新型感应耦合功率传输系统项目的开发研究仍然在不断进行中，它涉及的领域也日渐广泛。除了有上述的交通、材料运输等领域外，还有生物医学、钻井、工矿、水下作业等领域。如飞机座位上的非接触供电系统用于给每个座位上的娱乐设施提

5、供能量，每个单元大约消耗50W能量。该电能传输装置易拆装，使座位在飞机上可以灵活的移动，同时利用感应耦合技术提高了系统的安全性、可靠性和舒适度。生物医学领域正利用这一技术进行人工心脏和恶性肿瘤疗法等的研究。这些系统通过在病人皮肤下植入电路，由戴在病人腰间的感应耦合装置透过皮肤向体内进行能量传递，开辟了新型的损伤性较小的医疗天地。由于耦合装置的放置以及病人皮肤的厚度不同，系统的电力电子驱动设备必须能经受耦合参数的变化[1]。在国内，对非接触式电能接入技术及装置的研究起步较晚，在近两年才开始引起重视。香港城市大学的S.Y.Hui、H.Chung和S.C.Tang等人研究了非接

6、触式电能接入技术及微型化应用。中国科学院电工研究所的武瑛、严陆光等对非接触供电系统的性能[1]和稳定性[11]进行了分析。湖南大学的欧阳红林对非接触电能传是系统的控制方法进行了相关研究[12]]。重庆大学孙跃教授领导的课题组自2001年便开始了对非接触式电能传输技术的基础理论与实用技术的研究并在理论和技术成果上有了较大的突破[12]。河北工业大学的贾俊林、西安交通大学的王兆安[12]、浙江大学的陈辉明也对该技术进行了相关研究。在国内外发表的文章中，对CPT系统的研究主要集中在以下几个方面：1）对CPT系统的原理和结构分析；2）CPT系统的拾取电路研究；3）对CPT系统参数

7、的分析，例如电流、电压、频率、传输效率等。然而，对于CPT控制系统和控制算法的研究非常少见。②课题学术和实用意义目前，在给移动的用电设备(如电气化铁道的电力机车、地铁机车、城市有轨电车或无轨电车)供电中，一般均采用相对滑动接触的方式传递能量。这种方式在使用中存在诸如滑动磨损、接触火花、碳积和不安全裸露导体等弊端，它不仅限制了运动速度，而且还由于摩擦作用损伤了设备，影响了寿命，甚至还需要花费高昂代价通过停工、停运来检修维护设备。在化工、采矿等易燃易爆领域，采用滑动摩擦方法极易引燃或引爆火花引发事故。因而研究一种非接触的电能传输方