串-串补偿与串-并补偿非接触谐振变换器特性分析与控制策略

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1、第46卷第1期2014年2月南京航JournalofNanjing空航天大学学报UniversityofAeronautics＆Astronautics串一串补偿与串-并补偿非接触谐振变换器特性分析与控制策略严开沁陈乾宏曹玲玲张巍任小永(南京航空航天大学自动化学院，南京，210016)V01．46No．1Feb．2014摘要：非接触供电技术由于其供电灵活，具有少维护性及安全方便的优点，在移动设备充电场合、油田、水下供电场合具有很大的优势。本文主要针对串一串补偿、串一并补偿两种最为常用的非接触谐振变换器进行了分析

2、。通过对两种变换器输出电压增益、输入阻抗的分析，说明了串一串补偿非接触谐振变换器更适合采用自激控制方法工作于高频增益交点，可获得较为恒定的输出和较高的效率；而串一并补偿非接触谐振变换器则更为适合采用锁相环(Phaselockloop，PLL)控制。最后，通过一台60W串一串补偿匆一台100W串一并补偿非接触谐振变换器的实验证明了分析的正确性。关键词：非接触供电技术；串一串补偿；串一并补偿；特性分析；控制策略中图分类号：TM46文献标志码：A文章编号：1005—2615(2014)01—0101—08Charac

3、teristicAnalysisandControlStratesforSS—TypeandSP·TypeContactlessResonantConvertersYahKaiqin，ChenQianhong，CaoLingling，ZhangWei，RenXiaoyong(CollegeofAutomationEngineering，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing，210016，China)Abstract：Contactlesspowe

4、rtransmission(CPT)isofgreatsuperiorityinmobiledevices，minal，under—waterapplicationsduetoitssafety，convenience，highflexibilityandlowmaintenancecost．ThispaperfocusesontheanalysisofSS-typecontactlessresonantconverter(CRC)andSP-typeCRC．Theinput—to～outputvoltageg

5、ainandtheinputimpedanceofbothconvertersarediscussedindetail．WiththehelpofsoftwareMathcad，thesuitablecontrolstrategiesfortheconvertersareanalyzed．FortheSS-typeCRC，nearlyconstantvoltagegainandhighefficiencycanbeobtainedwithself-oscillatingcontrol，bywhichtheope

6、rationfrequencyissetatthehighervoltagegainintersection．FortheSP—typeCRC，phaselockloop(PLL)controlstrategyismoresuitable．Finally，a60WSS-typeCRCanda100WSP—typeCRCarefabricatedandtheexperimentalresultsverifythevalidityoftheaboveanalysis．Keywords：contactlesspowe

7、rtransmission；SS-type；SP—type；characteristicanalysis；controlstrategy非接触供电技术是基于磁场耦合实现“无线供电”的新型电能传输方式。其利用原副边完全分离的非接触变压器，通过高频磁场的耦合传输电能，能够实现能量传递过程中供电侧和用电侧无物理连接。与传统的供电方式相比，非接触供电使用方便、安全，具有恶劣环境适应性和少维护性，因而在基金项目：国家自然科学基金(51077069)资助项目；江苏省自然科学基金(BK2009372)资助项目；高等学校博士学

8、科点专项科研基金(20103218110013)资助项目。收稿日期：2013—10—19；修订日期：2013—12—18通信作者：陈乾宏，女，教授，博士生导师，E-mail：chenqh@nuaa．edu．cn。102南京航空航天大学学报第46卷手机、人体植入设备、电动汽车等[1。33移动设备的供电场合，在油田、矿井、水下供电等口娟3环境恶劣场合均已得到了应用。非接触谐振变换器按其所需