应用于无线输电系统的单相单级AC-AC谐振变换器

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1、硕士学位论文应用于无线输电系统的单相单级AC-AC谐振变换器作者姓名黄雅琪学科专业电力电子与电力传动指导教师肖文勋副教授所在学院电力学院论文提交日期2018年4月ASingle-phaseSingle-stageAC-ACResonantConverterforWirelessPowerTransferSystemADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：HuangYaqiSupervisor：AssociateProf.XiaoWenxunSouthChinaUniversityofTec

2、hnologyGuangzhou,China分类号：TM724学校代号：10561学号：201520111461华南理工大学硕士学位论文应用于无线输电系统的单相单级AC-AC谐振变换器作者姓名：黄雅琪指导教师姓名、职称：肖文勋副教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：电力电子与电力传动研究方向：无线电能传输技术论文提交日期：2018年4月20日论文答辩日期：2018年6月5日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：张波委员：杜贵平、王学梅、李春茂、张桂东摘要无线电能传输技术无论是在工业方面还是日常生活中，由于其便捷性和前瞻性

3、,该技术的普及应用会给社会带来诸多便利。目前无线电能传输技术可分为感应式、谐振式和远场辐射。磁耦合谐振式无线输电由于其适用于中等距离和中高功率的应用场合而备受瞩目。但此技术在实际研究与应用中仍存在一些问题，如由于采用多级结构，系统整体效率较低。为此，本文尝试提出一种适用于无线电能传输系统的单级变换器拓扑。首先，本文根据谐振式无线输电的原理对两线圈结构的串联谐振式电路进行建模分析，从系统传输功率和传输效率两方面对参数的选择进行对比。其次，提出了一种带有PFC环节的单相单级AC-AC谐振电路，将工频电源直接变换成发射线圈的高频激励电源。该拓扑仅使用两个开关

4、管，且导通期间回路电流仅流经两个半导体器件。本文详细分析了该拓扑的工作原理，并基于基波分析法给出了时域表达式和关键参数的定量设计依据。再次，针对占空比的取值对系统工作状态的影响，利用拉普拉斯变换分析两线圈串联谐振结构的时域解，分析不同线圈参数、耦合系数对系统稳态的影响，在系统参数选定的情况下确定占空比的取值范围。最后，设计了额定功率为60W、传输距离为15cm的样机，实现了开关管的ZVS,并具有较高的功率因数，验证了所提出的AC-AC谐振变换器在无线输电系统上应用的可行性。关键词：谐振式无线电能传输；AC-AC变换电路；功率因数校正IABSTRACTR

5、egardlessofwhetheritisinindustryorindailylife,wirelessenergytransmissiontechnology(WPT),duetoitsconvenienceandforward-looking,thepopularizationandapplicationofthistechnologywillbringalotofconveniencetothesociety.Thecurrentwirelessenergytransmissiontechnologycanbeclassifiedasindu

6、ctivecoupled,resonantcoupledandradiationfield.MagneticallyCoupledResonantWirelessPowerTransferusingthenon-radiativeenergygeneratedhasbeenwidelyusedinactualapplicationswiththeadvantagesofmiddletransferdistance.However,thetransmissionefficiencyofthemagneticallycoupledresonantwirel

7、esstransmissionsystemiseasilyaffectedbytheparametersofthemagneticcouplingmechanism.Additionally,therearemutualdependenciesbetweenmagneticcouplingmechanismparametersandtheoperatingcharacteristicsofexcitationsource.Meanwhile,thedevelopmentoftheacsourceofWPTiscurrentlylimitedtothet

8、raditionalinverter.Thedesignandimplementationof