基于clc的非接触电能传输谐振点的分析

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1、基于CLC的非接触电能传输多谐振点的分析王品一（重庆大学自动化学院，重庆400030）摘要：在非接触电能传输系统中，高频谐振环节是系统能量耦合的核心环节。原副边谐振电路使得非接触电能传输系统具有典型的高阶开关非线性特性，系统存在着不同的复杂动力学行为特性，存在着多谐振点的现象和谐振点跳变的现象。本文分析了CLC型推拉式电路的原理，根据分段线性自治系统的频闪映射建模理论，得到周期不动点系统稳态多谐振点精确计算方法。最后对得出的多谐振的谐振电压电流波形进行了仿真验证,证明了该理论的正确性。关键词：多谐振点；非接触电能传输；CLC串并联CLC-basedcontactlesspower

2、analysisofmulti-resonanceWangPinyi(SchoolofAutomation,ChongqingUniversity,Chongqing400030)Abstract:Inthecontactlesspowertransmissionsystem,thehighfrequencyresonantcircuitisthekeypartoftheenergycouplesystem.Contactlesspowertransmissionsystemhasatypicalnonlinearityhighorderswitchcharacteristicb

3、ecausetheexistenceoftheprimaryandsecondaryresonantcircuit.Therearecomplexdynamicbehaviorcharacteristics,besidestherearethephenomenonofmultipleresonanceandresonancejumpinthesystem.FirstlythispaperanalyzestheCLC-typepush-pullcircuittheory,thecyclefixedpointsteady-statemulti-resonancepointcanbec

4、alculatedaccuratelyaccordingtothestroboscopicmappingtheoryofpiecewiselinearmodeling.Finally,themulti-resonantvoltageandcurrentwaveformwasprovedthroughthesimulation,inthesametimesthetheorywasprovedcorrect.Keywords:multipleresonance;Contactlesspowertransmission;CLCparallel-series1引言非接触电能传输（Cont

5、actlessPowerTransfer,简称CPT）是基于电磁感应耦合原理来实现电能传输的。其本质是借助某种载体实现无直接电气连接的电能传输，具有完全独立的原、副边借助高频功率磁场进行能量的发送与接收,可实现对用电设备的灵活供电，环境适应性强，特别适合于水下或易燃易爆等场合[1-2]。CPT系统是一种松耦合，长结构导轨情况下，其耦合系数很小，这种松耦合的特性使得高频谐振环节成为系统能量耦合的核心环节。而原副边的谐振电路则使得CPT系统具有典型的高阶开关非线性特性，在不同的工作点（或工作状态）上，这样的系统存在着不同的复杂动力学行为特性，存在着多谐振点的现象和谐振点跳变的现象[3

6、]。本文分析了基于CLC型的推拉式电路原理，根据分段线性自治系统的频闪映射建模理论[4]，并在此模型下得出周期不动点系统稳态多谐振点精确计算方法。文中对CLC的非接触电能传输电路多谐振点进行了研究和分析，并仿真验证。2CLC型非接触电能传输系统电路拓扑及工作原理图2所示为推拉式CPT系统的主电路，为电流源型电路，直流电源与直流电感共同组成准直流源。紧密耦合的电感与组成相分电感，开关管、与相分电感、构成推拉式逆变器，、构成原边并联谐振电路，与构成副边并联谐振电路，为原边谐振线圈的串联等效电阻.、与构成了∏网络.图2CPT系统CLC串并联谐振逆变器Fig.2CLCparallel-s

7、eriesresonantconverterS1~S2组成高频能量变换环节，通过S1，S2交替导通，系统可实现正反向两种能量注入模式，两对开关管的切换总是在CLC∏网电容的电压过零点进行，以实现ZVS(零电压)运行，并为谐振网络提供输入电压。有图3可以得出原边电路的传递函数2.1：Y(s)=(2.1)CLC型电流源型CPT主电路可以简化为图3的电路如下：图3电流型调谐网络Fig.3Current-fedTrackNetwork当谐振处于全调谐状态时，=，，则可以得出式2.2Y(s