非接触电能传输系统松耦合变压器传输特性的研究

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1、第22卷第01期电子设计工程2#0!年[月]:GQ22,:Q01G*)FE:=()7*C(>==>(=**E(=>&*'Q2#0!非接触电能传输系统松耦合变压器传输特性的研究杜波!刘平!王文杰"郑州大学信息工程学院!河南郑州!"###$#摘要!本文是对基于非接触感应电能传输技术的全桥谐振变换器的传输特性进行的研究$松耦合变压器是非接触电能传输系统中的关键部件!本文首先分析了松耦合变压器与传统紧耦合变压器的区别进而提出原副边补偿问题!其次计算出串串补偿和串并补偿电容的选取!再次计算当系统工作在谐振状态时电压的放大倍数并得出负载特性!最后通过%&'()*软

2、件搭建电路并仿真!证明分析和结论的正确性$关键词!松耦合变压器%谐振变换器%原副边补偿%传输特性中图分类号!+,-.文献标识码!/文章编号!0.1!!.23.!2#0!"0145--46!!"#"$%&'()*((#"*+&(,-*"./%01#)(%2"%/%01#)"%&'0%0&/"%3#/3&31&(1/0&/*"##-(4"%/%01#)"%#+#/"2789:#;<8%(=>#?/,@?*=4A(*!!"#$$%$&'(&$)*+,-$(.(/-(00)-(/12#0(/3#$45(-60)7-,812#0(/3#$4!"666$19#-(+"

3、56#/%0&/7+B(CDEF()G*(CHD(=GIJ(C)KCCFB*LKGG4ME(J>*E*C:=D=F):=N*EF*EFED=CH(CC(:=)BDED)F*E(CF()CMDC*J:==:=O):=FD)F(=JK)F(N*':P*EFED=CL*EF*)B=:G:>IQ;::C*GI):K'G*JFED=CL:EH*E(CD)E(F()DG):H':=*=F(=FB*=:=4):=FD)F':P*EFED=CH(CC(:=CICF*HR+B(C'D'*ED=DGIS*CFB*J(CF(=)F(:=M*FP**=G::C*GI):K'G*J

4、FED=CL:EH*ED=JFB*FEDJ(F(:=DGF(>BF):K'G(=>FED=CL:EH*ER&*):=JR)DG)KGDF*FB*NDGK*:L):H'*=CDF(:=)D'D)(FD=)*RFB(EJGIRCKHHDEIN:GFD>*>D(=PB*=FB*CICF*H:'*EDF*C(=E*C:=D=FCFDF*D=JJEDPG:DJ)BDED)F*E(CF()CRL(=DGGIKC*%&'()*C(HKGDF(:=C:LFPDE*F:MK(GJ)(E)K(FCR'E:N*FB*):EE*)F=*CC:LD=DGIC(CD=J):=)GKC

5、(:=CT8"+4(%.#7;::C*GI):K'G*JFED=CL:EH*EUE*C:=D=F):=N*EF*EU'E(HDEID=JC*):=JDEI):H'*=CDF(:=UFED=CL*E)BDED)F*E(CF()变压器是通过磁场将能量从原边线圈传递到副边线圈种情况$的电气设备R其可分为紧密耦合变压器和松散耦合变压器$图$和图2分别代表串串补偿和串并补偿的全桥谐振紧密耦合变压器原副边线圈之间的磁场耦合紧密#相对于磁变换器的等效电路图#原边电源等效为交流电压源:D)#副边化电感#漏感很小$而松耦合变压器原副边线圈的耦合很弱R负载电阻等效为交流等效电

6、阻;;#输出电压为等效为:Z;$漏感远大于磁化电感V0W$由于松耦合变压器漏感较大#漏感表现为感性#必然会消耗大量的无功功率#使得系统的设备容量增加#系统中器件参数和规格的加大#增加系统的尺寸和成本#并且使得电能在传输过程中的损耗增加V2W$为了改善系统功率因数#减少对系统视在功率的要求#需要进行无功补偿$补偿的方式有图0串串补偿等效电路图^(>Q0%E(HDEIC*E(*C):H'*=CDF(:=D=JC*):=JDEIC*E(*C):H'*=CDF(:=原边补偿和副边补偿#补偿的作用有%提高系统能量传输能X%&&&Y*_K(NDG*=F)(E)K(FJ

7、(D>EDH力&降低原副边功率器件电压电流定额&使系统表现为一定的特性!电压源或电流源"$9补偿分析加入补偿电容的目的是为了补偿变压器原副边的漏图2串并补偿等效电路图感#使得系统的等效阻抗虚部为零$现分析原边串联副边串^(>Q2%E(HDEIC*E(*C):H'*=CDF(:=D=JC*):=JDEI'DEDGG*G):H'*=CDF(:=联补偿X串串补偿Y和原边串联副边并联补偿X串并补偿Y这两X%&&%Y*_K(NDG*=F)(E)K(FJ(D>EDH对应图0和图2中关系#副边的负载阻抗用2C表示#其值收稿日期!2#03400403稿件编号!2#0300

8、02!取决于副边补偿类型%作者简介!杜波"0[--&'!男!河南民