基于线性状态空间模型的WPT系统频率分析.pdf

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1、第49卷第10期电力电子技术Vo1．49，No．102015年lO月PowerElectronicsOctober2O15基于线性状态空间模型的WPT系统频率分析马凯雄，马殿光，钟帅，唐厚君(上海交通大学，电气工程系，上海200240)摘要：以电压源型磁感应式电能传输(MIPT)系统为分析对象，基于线性状态空间模型，讨论电路谐振频率与其影响因素。以及它们对系统工作性能的影响。通过列出电路稳定工作时初、次级电压和电流状态方程，分析各变量的通解特性，得到初、次级两个固有谐振频率，并重点讨论两个谐振频率的内在联系。通过分析电路参数取值。对两个固有谐振频率表达式进行化简。经

2、分析，在某些参数条件下，初、次级谐振频率分别只与该侧电路参数有关．电路工作频率范围只与初级参数相关。仿真与理论相吻合，并通过实验验证了分析结果的正确性。关键词：无线电能传输；磁感应式；线性状态空间中图分类号：TM72文献标识码：A文章编号：1000—100X(2015)10一O031—03FrequencyAnalysisofaWirelessPowerTransferSystemBasedontheLinearStateSpaceModelMAKai-xiong，MADian—guang，ZHONGShuai，TANGHou-jun(ShanghaiJiaoUni

3、vers，Shanghai200240，China)Abstract：Takingvoltagesoul~emagneticinductivepowertransfer(MIPT)systemasanobjectbasedonthelinearst—atespacemodel，theresonant~equencyofthecircuitandtheirinfluenceontheperformanceofthesystemaredis—cussed．Twonaturalresonantfrequenciesaresuggestedbylistingvoltagea

4、ndcurrentstateequationsoftheprimaryandsecondarysidewhenthecircuitworksstablyandbyanalyzingthecharacteristicsofeachvariable’sgeneralsolu-tionwhichhelptostudytheinternalrelationsofthetworesonantfrequencies．Simplifiedformsofthenaturalresonant~equeneyexpressionsareobtainedaccordingtotheana

5、lysisofthecircuitparameter．Itisfoundthatundercertaincir·cumstance，theresonantfrequenciesofprimaryandsecondarysidedependonlyonparametersoftheirrespectiveside．Besides，therangeofoperatingfrequencyisassociatedwiththeparametersoftheprimaryside．Thesimulationresultsareconsistentwiththetheoret

6、icalanalysis，whichisverifiedbyexperimentalresuhs．Keywords：wirelesspowertransfer；magneticinduction；linearstatespaceFoundationProject：SupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(No．51277120)1引言工作范围讨论了LLC谐振变换器的最优工作频率；文献[3]分析了全桥谐振变换器的原理并给出无线电能传输(WPT)技术是通过特殊的装置了谐振时电路的模态分析；文献[4]推导了在最高

7、或设备实现无接触的电能传输技术。作为一个新效率【5]和最大功率制约条件下传输功率的平衡公兴研究领域，WPT技术具有使用方便、安全系数式。然而，尚未有相关文献研究系统的动态模型并高【l】、稳定可靠的优点，因而受到广泛关注。随着讨论初、次级固有谐振频率的内在联系。低碳经济的到来，轨道交通将主导未来运输发展在此针对电压源型MIPT系统，讨论电路工作的趋势。采用无线方式为轨道交通供电是目前的特性，求解其在动态条件下的线性状态方程通解，研究热点【2]。MIPT的基本特性是初、次级线圈分得出初、次级固有谐振频率。在此基础上通过电路离，初、次级不同于传统变压器，而是留有一段空