无接触电能传输系统的设计与实现.pdf

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1、日亟过墨日仪器仪表用户doi：10．3969／j．issn．1671—1041．2010．04．013无接触电能传输系统的设计与实现刘华毅，潘冬婷，李健(1．大连理T大学自动化系，大连116023；2．大连供电公司电网调度中心，大连116001)摘要：介绍了一种基于电力电子能量变换技术和磁场耦合技术的无接全桥电路巧妙地利用了开关管两端的并联电容与变压器漏感触能量传输系统的设计⋯。其特色在于实现了给运动物体无接触供进行谐振来实现软开关，开关管的控制信号由控制芯片电。有效提高无接触供电的传输效率。具有较强的实用价值。该电源由UC3875产生。在变压器原边串人隔直电容和附

2、加谐振电感，单相交流220V供电。输出电压为直流24V。输出电流最大20A。传输功在滞后臂加入辅助谐振网络，这样可以优化软开关全桥逆变率近500W。并具有过流与过温保护功能。电路以便顺利实现开关管的零电压开通。关键词：感应耦合；无接触电能传输；软开关；高频变压器中图分类号：TM461．3文献标识码：ADesignandimplementationofacontactlesspowertranstersystemLIUHua-yi，PANDong-ting，LIJian(AutomationDepartment。DalianUniversityofTechnology

3、。Dalian116023，China)Abstract：ThispaperdescribesthedesignofthecontactlesspowertransfersystembasedonpowerelectronicsenergYconversiontech-nologyandinductivecoupledtechnology[1]．Itscharacteristicliesinthatitrealizesthecontactlesspowertransfer．improvesthetransmis-图1系统整体结构框图sioneficiencyofth

4、esystemefectivelyandovercomestheshortcom-ingsofthecontactlesspowertransfer．Soithasgreatpracticalval—Me，Theinputvoltageisprovidedbysinglephase220V(AC)，andtheoutputopencircuitvoltageiS24V(DC)。andthemaximumoutputcurrentiS20A。andthetansmitedpoweriSnearly500W。andItalsocontainsovervoltageand

5、overtemperatureprotections．Keywords：inductivecoupling；contactlesspowertransfer；softswitching；highfrequencytransformer图2软开关全桥逆变电路图O引言2．2移相控制电路与驱动电路在现代工业中，电能的传输主要通过导线或电连接器进此部分电路的关键器件为UC3875，可同时实现两个桥臂行接触供电j。在给运动物体(如天吊和有轨电车等)供电开关管的相移控制与高频下的恒频ZVS软开关。在UC3875时，接触供电会有摩擦和磨损；在大功率、化工、易燃易爆等领的控制下，两

6、个半桥可单独进行死区时间设定。在死区时间域，接触供电会影响系统的安全性和可靠性。所以实现供电内，即将导通的开关管两端并联的电容有足够的时间完成放系统与电气设备之间无接触电能传输的技术应运而生。本文电过程，从而为其导通创造ZVS条件。因主功率开关管的激设计的无接触电能传输系统应用了高频逆变技术，因此具备励电流较大，单靠UC3875本身的输出功率难以驱动开关管，开关电源的所有优点，而且软开关技术的引入可进一步提高所以在采用UC3875作为控制芯片时，需要在输出端与开关管系统效率，克服了无接触传输效率低的缺点。磁场耦合技术控制端之间接入推挽式变压器耦合的驱动电路，以提高驱

7、动的应用实现了无接触传输电能。能力，减少Ic的功耗和温升，提高电源整机的可靠性。此部分电路如图3所示。1系统整体结构本文设计的无接触电能传输系统主要包括电能发射部分和电能接收部分。其中电能发射部分与电网相连接，是固定的，电能接收部分固定在被供电运动物体上，与其一起运动，并通过导体获取电能。系统构成如图1所示。2电能发射部分主要工作原理如图1所示，电能发射部分主要包括整流滤波电路、全桥逆变电路、全桥PWM控制电路、保护电路、高频变压器等。2．1软开关全桥逆变电路软开关全桥逆变电路如图2所示，由四个型号相同的开关管组成。软开关全桥逆变电路将输入端整流得到的直流电压逆